(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明用の色温度調整装置に作用する光の色温度を調整するための照明用の色温度調整装置であって、
光弁構造に作用する前記光の第１入射光及び第１出射光の光束の比を調整するために、全明から全暗までの範囲で前記光の第１出射光を調整するための光弁構造と、
調色構造に作用する前記光に対して、第１波長域を有する第２入射光から、第２波長域を有する第２出射光に変換するための少なくても１つの波長域変換素子を含む調色構造と、
を備え、
前記光弁構造と前記調色構造は、前記光の前向き経路で互いに重ならず、前記第１出射光と前記第２出射光を混成させて、色温度が前記光と異なった混成光を形成する照明用の色温度調整装置。
【請求項２】
前記第２波長域は、前記第１波長域を含む請求項１に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項３】
前記混成光は、更に、前記装置に作用していない一部の前記光と混成する請求項１に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項４】
前記光弁構造と前記調色構造は、共に前記光の前向き経路に垂直する平面に位置する請求項１に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項５】
前記光弁構造と前記調色構造は、共に前記光の前向き経路に垂直する平面に隣接するように位置する請求項１に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項６】
前記光弁構造は、微小電気機械ユニット、ダイクロガラス、電子ペーパー、インク電気湿潤素子、液晶層構造の部材、及びこれらの部材組み合わせからなる群から選ばれる平面光弁構造で、又は複数の前記部材からなる立体光弁構造である請求項１に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項７】
前記波長域変換素子は、波長域変換材料又は波長域変換構造セルである請求項１に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項８】
前記液晶層構造は、
第１側及び第２側を有する第１透明基板と、
第１側及び第２側を有する第２透明基板と、
前記第１透明基板の第２側と前記第２透明基板の第１側との間に介し、グレースケールを調整可能な少なくても１つの液晶セルを含む液晶層と、
前記液晶層における前記少なくても１つのグレースケールを調整可能な液晶セルに対して、電圧を印加するためのバイアスセルと、
を含む請求項６に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項９】
前記第１透明基板の第１側の一部、又は前記第２透明基板の第２側の一部の少なくても１つは、偏光板を含む請求項８に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項１０】
前記波長域変換材料は、第１波長域変換材料、又は第１波長域変換材料と第２波長域変換材料である請求項７に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項１１】
前記第１波長域変換材料又は第２波長域変換材料は、蛍光体、染料、及びこれらの組み合わせからなる群から選ばれるものである請求項１０に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項１２】
前記波長域変換構造セルは、コレステリック液晶、ブルー相液晶、ホログラフィック高分子分散型液晶（Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  ＰＤＬＣ）材料、カラーインク電気湿潤素子、又は微小電気機械ユニットからなる素子である請求項７に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項１３】
前記混成光の色温度は、ＣＩＥ１９３１色度図における黒体放射軌跡にある請求項１に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項１４】
前記蛍光体は、酸化物蛍光体、酸窒化物蛍光体、窒化物蛍光体、亜鉛化合物含有蛍光体、半導体蛍光体、有機蛍光体、フォトルミネッセンス染料、及びこれらの組み合わせからなる群から選ばれるものである請求項１１に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項１５】
前記染料は、吸収型染料、フォトルミネッセンス型染料、及びこれらの組み合わせからなる群から選ばれるものである請求項１１に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項１６】
前記混成光は、更に、少なくても１つのその他の光と混成する請求項１に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項１７】
制御回路、ラッチ式ノプ、環状ノプ、及びこれらの組み合わせからなる群から選ばれる制御素子を更に備える請求項１に記載の照明用の色温度調整装置。
【請求項１８】
光を発する第１光源と、
請求項１に記載の照明用の色温度調整装置と、
を備える照明設備。
【請求項１９】
拡散フィルム、拡散板、拡散レンズ、及びこれらの組み合わせからなる群から選ばれる光拡散部材を更に備える請求項１８に記載の照明設備。
【請求項２０】
前記第１光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、白熱灯、ハロゲンランプ、陽光、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）、蛍光灯、及びこれらの組み合わせからなる少なくても１つの群から選ばれるものである請求項１８に記載の照明設備。
【請求項２１】
前記ＬＥＤ光源は、白色光ＬＥＤ又は青光ＬＥＤである請求項２０に記載の照明設備。
【請求項２２】
前記色温度調整装置による前記混成光と直接に混成するための他の光を発する第２光源を更に備える請求項１８に記載の照明設備。
【請求項２３】
第１光を発する第１光源を提供するステップと、
光弁構造に作用する前記第１光における第１入射光及び第１出射光の光束の比を調整するために、全明から全暗までの範囲で前記光の第１出射光を調整するための光弁構造を提供するステップと、
調色構造に作用する前記第１光に対して、第１波長域を有する第２入射光から、第２波長域を有する第２出射光に変換するための少なくても１つの波長域変換素子を含む調色構造を提供するステップと、
前記第１出射光と前記第２出射光を混成させて、色温度が前記第１光と異なった混成光を形成するステップと、
を備える色温度調整方法。
【請求項２４】
前記混成光は、更に、前記光弁構造又は前記調色構造に作用していない一部の前記第１光と混成する請求項２３に記載の色温度調整方法。
【請求項２５】
前記光弁構造は、微小電気機械ユニット、ダイクロガラス、電子ペーパー、インク電気湿潤素子、液晶層構造の部材、及びこれら部材の組み合わせからなる群から選ばれるものである請求項２３に記載の色温度調整方法。
【請求項２６】
前記第１光を発する前記第１光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、白熱灯、ハロゲンランプ、陽光、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）、蛍光灯、及びこれらの組み合わせからなる少なくても１つの群から選ばれるものである請求項２３に記載の色温度調整方法。
【請求項２７】
前記ＬＥＤ光源は、白色光ＬＥＤ光源又は青光ＬＥＤ光源である請求項２６に記載の色温度調整方法。
【請求項２８】
前記混成光と混成するための第２光を発する第２光源を提供するステップを更に備える請求項２３に記載の色温度調整方法。
【請求項２９】
前記波長域変換素子は、波長域変換材料又は波長域変換構造セルである請求項２３に記載の色温度調整方法。
【請求項３０】
前記波長域変換材料は、蛍光体（ｐｈｏｓｐｈｏｒ）、染料、及びこれらの組み合わせからなる群から選ばれるものである請求項２９に記載の色温度調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明用の色温度調整装置、この照明用の色温度調整装置を使用した照明設備、並びに色温度調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エジソンが白熱電球を発明してから、照明の時間と空間が延びていることにつれて、人間のライフスタイルは、著しく変化し、更に、丈夫、美観、效率により優れた照明製品の開発を持続的に推進していく。
【０００３】
しかしながら、人間の進化過程で陽光に適応してきたので、人工の光源照明の環境の中にいても、人間の視覚器官は、依然として自然光に近づく照射環境を好む。可視光線に対して感応する人眼の構造は、波長域及び所在環境の明暗によって変化する。可視光線が人眼に作用して光を感応させることは、光の組成及び強弱に関わるだけでなく、人の視覚器官の生理特性及び人間の心理的要因にも関わっている。そのため、「光計測学」を介して、人の視覚器官の生理特性と特定の合意された標準によって、光放射による視覚効果を評価しなければならない。
【０００４】
光度測定が人の視覚器官の生理特性に依存しなければならないため、国際照明委員会（Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ  ｄｅ  ｌ’Ｅｃｌａｒｉａｇｅ；ＣＩＥ）は、人眼が光に対する感応・知覚能力の評価基準を統一的に制定した。人眼の視覚関数（ｅｙｅ  ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）Ｖ（λ））を提案し、放射線測定と光測定に合わせて変換し、色度図によって人眼が色彩に対する感知を標準化にする。１９２４年、ＣＩＥは、２度の小視野等のスペクトル試験において、明所視の条件における点状の光源の視覚関数を、ＣＩＥ１９３１視覚関数として提案し、それによって図１に示すようなＣＩＥ１９３１色空間の色度図を導き出し得る。波長域によって人眼の視感効果が異なるため、人眼が青色スペクトル領域とインディゴ色のスペクトル領域における感度に対して、ＣＩＥは１９７８年において、ＣＩＥ１９７８視覚関数を提出した。この補正された関数は、波長が４６０ナノメートル（ｎｍ）よりも低いスペクトル領域において、高い応答値を持つ。しかしながら、明所視のＣＩＥ１９７８の視覚関数が最も精確な感度描写と見なされることができるにも関わらず、測定標準を置き換えれば不便であることを考慮すると、現在、世界各国は、大部分が依然としてＣＩＥ１９３１色空間の色度図を参照標準とする。
【０００５】
白色光は、照明の応用において、最も広く使用される光源であり、光のメタメリズム特性のため、組み合わせて白色光を形成可能な可視スペクトルを、色度図から大量に見つけられる。あらゆる白色光の特徴の最大の差異が「色温度」にあるため、色度座標に対する色温度は、白色光源の特性を描写する重要なパラメーターとなる。「色温度」とは、光源スペクトル分布がある黒体（如何なる温度においても、その表面に落ちた全ての波長の放射を完全に吸収する物体を指す）から放射されたスペクトルと同じである場合、この「黒体の表面の絶対温度」というパラメーターを使用して、このような光源スペクトル分布を代表することができる。簡単に言えば、色温度とは、黒体放射による光色の変化によって、定義された色の表示方式であり、単位が絶対温度Ｋ（Ｋｅｌｖｉｎ）である。黒体を加熱する場合、異なる温度では、その表面が異なる色の光を発し、例えば、１０００Ｋに加熱されると、赤色を呈し、３０００Ｋ以下で洗朱となり、３０００Ｋ〜６５００Ｋで白色を呈し、６５００Ｋを超えると、光色は青色に偏る。「色温度」は、所定のスペクトルを容易に描写することができるため、照明関連産業において、常に設計基準として使用される。
【０００６】
また、温度の変化につれて、黒体から放出される光の色温度は、色度図でその軌跡を描くことができ、ＣＩＥ１９３１色空間の色度図におけるこの黒体放射スペクトルの軌跡は、「プランク軌跡（Ｐｌａｎｋｉａｎ  Ｌｏｃｕｓ）」や「黒体放射軌跡（Ｂｌａｃｋ  Ｂｏｄｙ  Ｌｏｃｕｓ；ＢＢＬ）」と呼ばれる。自然界において、白色光スペクトルは、極めてプランクスペクトルに似ている。図１に示した軌跡ａａ’は、ＣＩＥ１９３１色空間の色度図におけるプランク黒体放射スペクトルの「黒体放射軌跡」及びその色温度に対応する色を表す。
【０００７】
また、色温度の制御方面において、白色光照明器具を例としては、色温度によって応用領域も異なり、例えば、色温度が３３００Ｋ以下である場合、「暖色光」と呼ばれ、白熱灯に似ていて且つ赤光成分が多く、温かみ、健康、快適を感じさせることができる。そのため、暖色光は、家庭、住宅、寮、ホテル等の場所、又は温度が低い場所に適用される。また、色温度が絶対温度３３００Ｋ〜５３００Ｋである場合、「寒色白色光」と呼ばれ、光線が柔らかいので、愉快、快適、落ち着くように感じさせることができる。この寒色白色光は、商店、病院、事務室、料理店、レストラン、待合室等の場所に適用される。色温度が絶対温度が５３００Ｋ以上である場合、「寒色光」と呼ばれ、その光源は、最も自然光に近づき、明るく感じさせて、精神を集中させる。この寒色光は、事務室、会議室、教室、製図室、設計室、図書館の閲覧室、展覧用の陳列窓等の場所に適用される。従って、良好な白色光照明設備としては、色温度で調節できることで、その応用範囲と価値を大幅に増やすことが必要となる。
【０００８】
また、照明用の白色光源が日光に近づくかどうかを評価するには、照射される物体の「演色性」も、重要なパラメーターとなる。陽光又は白熱灯に照射されている物体は、これらの光源の広帯域（Ｂｏａｒｄｂａｎｄ）の特性のため、いわゆる「トゥルーカラー」を表示することができる。光源が物体をトゥルーカラーに表示させる程度は、光源の「演色性（ｃｏｌｏｒ‐ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ  ｉｎｄｅｘ；ＣＲＩ又はＲａ）」と呼ばれ、光源の演色性を定量的に評価することに用いる。標準光源を基準値として、その演色性指数Ｒａを１００とし、その他の光源の演色性指数は、何れも１００より低い。演色性指数の値が大きいほど、光源の演色性が好適であることを表す。白熱灯の演色性は、９８まで達せることに対し、蛍光灯の演色性は低い。人眼が進化して日光の環境に適応するため、ＣＩＥは、プランク軌跡の黒体放射スペクトルを評価の根拠として、僅かな距離でプランク軌跡に該当した日光については、その演色性の比がかなり高い。
【０００９】
現代の照明設備において、最もよく見られる光源としては、ハロゲンランプ、蛍光灯、冷陰極蛍光ランプ（Ｃｏｌｄ  Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｌａｍｐ；ＣＣＦＬ）、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ；ＬＥＤ）等がある。照明用の光源は、一旦製造終了になると、その色温度と演色性を容易に調整できなくなる。一般的に、白熱タングステン線電球は、色温度と演色性が良いが、使用寿命が短くて発光効率が低いし、ハロゲンランプは、白熱灯に比べて、使用寿命と発光効率が改善されたが、発する高熱及び紫外線が同様に非難される。また、白熱灯の発光原理による従来の照明設備は、発する高熱及び出荷後の固定した色温度と演色性に限定される。冷陰極蛍光ランプについては、水銀を含有するので環境保護に優しくないとともに、色温度と演色性の不足問題もある。
【００１０】
近年、ＬＥＤは、小体積、好適な発光効率、長い使用寿命、速い操作反応時間、且つ熱放射なし、水銀等の有毒物質の汚染なし等のエコ的メリットを有するため、その他の従来の照明光源に比べて、かなりの優位を占めている。
【００１１】
ＬＥＤは、半導体工程技術を利用してダイオードを発光の主体とする光学素子であり、電気エネルギーを光波に変換することで形成する。放射スペクトルは、単色光に属し、波長域が赤外光、可視光、紫外光を含む。ＬＥＤのスペクトルは、照明用の白色光を形成するために、赤、緑、青の３つのバンドの３原色の光を跨って、更に光線に混成しなければならず、即ち、波長域が３００ｎｍ程度（約４００ｎｍ〜７００ｎｍ）をわたらなければならない。しかし、ＬＥＤ放射スペクトルの半値全幅（Ｆｕｌｌ  Ｗｉｄｔｈ  Ｈａｌｆ  Ｍａｘｉｍｕｍ；ＦＷＨＭ）のエネルギー差が非常に小さいので、単一の波長の単色光しか放出できない。長い間に、ＬＥＤは、３原色における青色の発光バンドでの輝度が優れないことに限定されて、フルカラー映像と白色光照明を達成できない。
【００１２】
ＬＥＤの白色光照明を実現するために、現在、業界の利用する方法は、２つに分けられる。その１つとしては、異なる波長を放出するＬＥＤチップを組み合わせる。例えば、赤・緑・青のＬＥＤの組み合わせ、又は青光・黄緑光のＬＥＤの組み合わせによって、一部のＬＥＤを通過した電流を別々に制御して、光拡散フィルム層を介して、個別に放出された光を白色光に混成する。別の方法としては、例えば、半導体、蛍光体又は染料のような波長域を変換可能な材料を利用して、単色光のＬＥＤに合わせることで、白色光を放出する目的を達成する。このような白色光による発光技術において、比較的に進んでいた技術は、蛍光体材料を単色光ＬＥＤと合わせて利用する技術である。１９９６年、日亜化学工業株式会社（Ｎｉｃｈｉａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ）は、青色（ＧａｘＩｎ１‐ｘＮ）ＬＥＤを黄色光の放出するイットリウムアルミニウムガーネット（ｙｔｔｒｉｕｍ  ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｇａｒｎｅｔ；ＹＡＧ）蛍光体に合わせて利用することで、白色光源にすることを開発した。黄色蛍光体材料は、青色ＬＥＤから放出した青光の一部を吸収する後、長波長域の黄色光を放出し、最後、２種類の光色を白色光に混成する。このような方法では、１組の同色のＬＥＤチップがあれば済む。常用の別の蛍光体としては、テルビウムアルミニウムガーネット（ｔｅｒｂｉｕｍ  ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｇａｒｎｅｔ；ＴＡＧ）蛍光体があり、その発光効率がＹＡＧより悪いことに引き換えて、演色性が好ましい。現在、波長域を変換可能な材料を単色ＬＥＤに合わせて利用することで、白色光源を取得する方法は、依然として、主に青色ＬＥＤを黄色のＹＡＧやＴＡＧ蛍光体に合わせて利用することである。
【００１３】
しかしながら、新規のＬＥＤ光源は、やはり従来の照明に完全に取って代わることができない。主な原因は、現在市販されているＬＥＤランプ製品が、何れも表現する色温度を一致させる精度が足りないから、製品同士に色温度の差異の発生が避けられない。市販の白色光ＬＥＤは、一般的に、青光ＬＥＤと黄色蛍光体で混成して調色する。現行の青光ＬＥＤ工程技術は、ほぼ完成されたが、蛍光体に合わせて白色光に混成する場合、青光と黄色蛍光体による光束(luminous flux)の配分における大な不確実性のため、予定の色温度領域から逸れることがあって、製品ごとに出荷色温度を正確的に制御できなくなる。不確実性は、例えば、蛍光体の製造時の配分比例、蛍光体の分布の均一度、量産時の点接着時間、異なる特性のＬＥＤへの対応によるものである。蛍光体をＬＥＤに合わせた方法で仕上げた白色光源の現在の量産技術によれば、一般的に、依然として±２００Ｋ以上の色温度の誤差がある。しかしながら、人眼の光源色温度に対する変化量が、±１００Ｋ以上となれば、感じることができる。なお、敏感な人であれば、５０Ｋより高い色温度差異にも容易に気付くことができる。そのため、現在、普通の照明製品の色度に対する許可差異は、１００Ｋから５０Ｋまでに厳しくなって、白色光ＬＥＤは、上記各不確実性の要素に限定されて、生産高が大幅に減少し、不良なサンプルが安値で販売されなければならなくなる。
【００１４】
図２は、異なる色温度での白色光ＬＥＤ色度を規制するＡＮＳＩ  Ｃ７８．３７７Ａ固体照明の仕様書（Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｃｈｒｏｍａｔｉｃｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  ｆｏｒ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌａｍｐｓ）のＣＩＥ１９３１色度座標と色の許容差の図である。中間カーブは、図１に示したａａ’曲線の一部の黒体放射軌跡ＢＢＬであり、ＢＢＬの上下に沿って位置する各小方眼は、辺長が約５０Ｋで、各小方眼内の色度が何れも「同一の色温度」と見なされることを表し、それは、人眼で同一の方眼における色温度に対して差異が感じられないからである。普通の照明用の白色光灯源は、その色温度が少なくても図示したある領域になければならない。現在、複数のＬＥＤチップからなる室内照明用の光源は、その１つのＬＥＤチップが破損すると、全ての光源色温度の整合性を達成するように、全部のＬＥＤチップを取り替える必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記から分かるように、市販の白色光ＬＥＤは、大部分が青光ＬＥＤと黄色蛍光体で混成して調色するが、製品ごとに出荷色温度を正確的に制御できない欠点を持っている。その原因としては、青光と黄色光の光束の配分において、極大な不安定度が存在するからである。なお、各バッチの白色光源の所定色温度は、蛍光体を一定の比例で調節することで仕上げ、パッケージングされると、この比例を自分で変えることができなくなる。この方法によれば、白色光源の色温度を随意に調節して変化させることができないため、この照明設備の応用価値が大幅に低下する。なお、室内照明としては、適切な光度、快適な光照射野、空間・時間色均一性を有すべきであるが、従来のＬＥＤランプは、一般的に、空間における色かぶりの問題がある。空間における色かぶりとは、ＬＥＤランプの中間が青寄りで周囲が黄寄りの「黄色の暈」が発生し、延いては、ある角度で極めて高い色温度の光ビームを形成し、人体に悪影響に与えるものである。
【００１６】
また、現在、赤、青、緑の３色によるＬＥＤ光源を用いて、回路を利用して３つのＬＥＤ光源の間の相対強度を制御することで、白色のＬＥＤ光を取得することもある。しかしながら、３色の光源の減衰率が異なる（赤色光が速い）ため、このような光源は、所定の時間で使用した後、明らかな色ずれ（ｃｏｌｏｕｒ  ｓｈｉｆｔ）現像が発生することがよくある。ＬＥＤを含めて、現行の様々な光源は、照明設備、又は波長域の調節・変化においても、その色温度と演色性の変化及び調整に、やはり極大な問題が存在し、又は完全に操縦できないことがある。光源の質量、その製品の応用（例えば、照明）価値、実用性を向上させるために、例えば、現行の照明に用いられる光源設備に、やはり極大な困難が存在し、克服される必要がある。従って、光源に対して、その最終の出射光スペクトルの分布又は波長域を如何に正確的に調節して変化させることは、照明の応用において、極めて価値があるだけではなく、光源質量が高く要求されるその他の如何なる光応用領域に応用することもできる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一実施例は、それに作用する光の色温度を調整するための照明用の色温度調整装置であって、光弁構造に作用する前記光の第１入射光及び第１出射光の光束の比例を調整するための光弁構造と、調色構造に作用する前記光に対して、第１波長域を有する第２入射光から、第２波長域を有する第２出射光に変換するための少なくても１つの波長域変換素子を含む調色構造と、を備え、前記光弁構造と前記調色構造は、前記光の前向き経路で互いに重ならず、前記第１出射光と前記第２出射光を混成させて、色温度が前記光と異なった混成光を形成する照明用の色温度調整装置を提供する。
【００１８】
本発明の別の実施例によると、前記光弁構造と前記調色構造は、共に前記光の前向き経路に垂直する平面に位置する。
【００１９】
本発明の一実施例は、光源と、上記の照明用の色温度調整装置と、を備える照明設備を提供する。
【００２０】
本発明の一実施例は、第１光源を提供するステップと、光弁構造に作用する前記第１光源における第１入射光及び第１出射光の光束の比例を調整するための光弁構造を提供するステップと、調色構造に作用する前記第１光源に対して、第１波長域を有する第２入射光から、第２波長域を有する第２出射光に変換するための少なくても１つの波長域変換素子を含む調色構造を提供するステップと、前記第１出射光と前記第２出射光を混成させて、色温度が前記第１光源と異なった混成光を形成するステップと、を備える色温度調整方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
添付図面に合わせて明細書の内容を参照すると、本発明の上述又はその他の態様、特徴及びその他のメリットを、より明確に理解することができる。
【００２２】
【図１】ＣＩＥ１９３１色空間の色度図と例示実施例におけるプランク黒体放射スペクトルの色度座標と色温度調整を示す。
【図２】異なる色温度での白色光ＬＥＤ色度を規制するＡＮＳＩ  Ｃ７８．３７７Ａ固体照明の仕様書のＣＩＥ１９３１色度座標と色の許容差の図である。
【図３】本発明の照明用の色温度調整装置の実施例の模式図である。
【図４】本発明の照明用の色温度調整装置の別の実施例の模式図である。
【図５】本発明の照明用の色温度調整装置の別の実施例の模式図である。
【図６】本発明の照明用の色温度調整装置の別の実施例の模式図である。
【図７】本発明の照明用の色温度調整装置の別の実施例の模式図である。
【図８】本発明の照明用の色温度調整装置の別の実施例の模式図である。
【図９】本発明の照明用の色温度調整装置の別の実施例の模式図である。
【図１０】液晶層構造の模式図である。
【図１１】（Ａ）ＮＷモードの９０ｏＴＮ型液晶セルの基本的な構成を示す。（Ｂ）ＮＢモードの９０ｏＴＮ型液晶セルの基本的な構成を示す。
【図１２】電圧の大小が液晶セルの光透過量変化に対する曲線を示す。
【図１３】本発明の一例示実施例の照明用の色温度調整装置を示す。
【図１４】（Ａ）図１３に基づいて、ＣＤ線に沿っている断面模式図である。（Ｂ）図１３に基づいて、ＣＤ線に沿っている断面模式図である。
【図１５】（Ａ）本発明による照明用の色温度調整装置の例示実施例である。（Ｂ）本発明による照明用の色温度調整装置の例示実施例である。
【図１６】（Ａ）本発明による照明用の色温度調整装置の例示実施例である。（Ｂ）本発明による照明用の色温度調整装置の例示実施例である。
【図１７】本発明による照明用の色温度調整装置の例示実施例である。
【図１８】ＣＩＥ１９３１色度図、実施例の色度座標、色温度調整である。
【図１９】ＣＩＥ１９３１色度図、実施例の色度座標、色温度調整である。
【図２０】ＣＩＥ１９３１色度図、実施例の色度座標、色温度調整である。
【図２１】（Ａ）蛍光体分布のパターンを例示する図である。（Ｂ）蛍光体分布のパターンを例示する図である。（Ｃ）蛍光体分布のパターンを例示する図である。（Ｄ）蛍光体分布のパターンを例示する図である。（Ｅ）蛍光体分布のパターンを例示する図である。（Ｆ）蛍光体分布のパターンを例示する図である。
【図２２】本発明の実施例による照明用の色温度調整装置を示す。
【図２３】（Ａ）本発明の実施例による照明用の色温度調整装置と設備を示す。（Ｂ）本発明の実施例による照明用の色温度調整装置と設備を示す。
【図２４】（Ａ）本発明の実施例による照明用の色温度調整装置と設備を示す。（Ｂ）本発明の実施例による照明用の色温度調整装置と設備を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の複数の例示実施例について、添付図面に合わせて詳細に説明する。しかしながら、当業者であれば、本発明の領域から逸脱しない限り、修正や変動を加えることができる。しかしながら、本発明の例示実施例を提供して、当業者に本発明の開示した内容をより明らかに理解させる。注意すべきなのは、本発明は、様々な形式で具体的に実施することができるので、例示実施例は、本発明を限定するものとして解釈すべきではない。正確に言えば、これらの実施例を提供して、この開示を完全で完備なものにし、当業者に対して本発明の範囲を完全に表現した。図面において、明確に表示するために、目的形状とサイズを誇張することがあり、同一の符号は、図面にわたって、同一又は同じようなユニットを表すことに用いる。
【００２４】
本発明の例示実施例によると、本発明は、色温度調整装置及び方法、並びに前記色温度調整装置を使用する設備を開示する。簡単に言えば、透光率（入射／出射光の比例）を連続して調整可能なを液晶セル（ＬＣ  ｃｅｌｌ）、又はダイクロガラスを「光弁」として、また、パターン化可能な蛍光体層、又は波長域変換素子を「調色構造」として、合わせて利用して、色温度を正確的に調節して変化させ、本発明の装置及び設備に、光源色温度を「連続」可能で「正確」的に調節して変化させることのできる機能を持たせる。また、本発明の実施例によると、単一の光源を使用する場合、その最終の出射光スペクトルの分布又は波長域を正確的に調節して変化させ、本来多くの光源で取得可能な光源效果を達成する。
【００２５】
色温度を「正確」的に制御することとは、本発明の照明用の色温度調整装置によって、照明に用いられる出射光に混成した色温度を、上下の誤差が５０Ｋの色温度の範囲内（±５０Ｋ）に制御し、ＢＢＬに沿って調整して（ＢｌａｃＫ  Ｂｏｄｙ  Ｌｏｃｕｓ領域）、ＡＮＳＩ  Ｃ７８．３７７Ａの標準に適うようにする。
【００２６】
本発明の波長域制御方法によると、１種以上の蛍光体材料を利用して付加し、光弁手段に合わせて個別の光束を調整することで、所望の色温度の光を混成し得る以外、光波長域の削減手段（例えば、特定の波長域を吸収する材料を加える）を利用して、特定の波長域を吸収してその光束を低下させることで、混成光の色温度や波長域を調整する。また、本発明の一実施例によると、前記調色構造は、干渉の手段によって、入射光波長域を変えることで、調色の目的を達成するものである。
【００２７】
本発明の一実施例の装置、設備及び方法によると、図３に示すような照明用の色温度調整装置３００は、色温度を制御しようとする光（第１光源３０１からの光）と、光弁構造３０３と、調色構造３０２と、を備え、前記光弁構造３０３と前記調色構造３０２は、前記光の前向き経路で互いに重ならない。
【００２８】
図３に示すように、前記第１光源３０１からの前記光の一部、つまり、前記光弁構造３０３に作用する前記光の第１入射光３０５は、前記光弁構造３０３を通過した後、第１出射光３０６として前記光弁構造３０３から射出される。前記光弁構造３０３は、前記光弁構造に作用する前記光の前記第１入射光３０５及び前記第１出射光３０６の光束の比例を調整することに用いる。
【００２９】
図３に示すように、第１光源３０１からの前記光の別の部分、つまり、前記光弁構造３０２に作用する前記光の第２入射光３０７は、前記調色構造３０２を通過した後、第２出射光３０８として前記調色構造３０２から射出される。前記調色構造３０２は、前記調色構造に作用する前記光に対して、第１波長域を有する前記第２入射光３０７から、第２波長域を有する前記第２出射光３０８に変換することに用いる。
【００３０】
最後、前記第１出射光３０６と前記第２出射光３０８との両者は、混成されて、色温度が前記光と異なった混成光を形成する。
【００３１】
本発明の別の実施例の装置、設備及び方法によると、前記第２波長域は、第１波長域を含み、即ち、前記第２出射光３０８は、依然として一部の変換されていない第１光源３０１の波長域を含む。つまり、前記調色構造３０２に入った第１光源３０１の光は、前記第２入射光３０７になり、その一部が前記調色構造における前記波長域変換素子によって波長域を変換されたが、元の第２入射光３０７（即ち、第１光源３０１）の波長域を維持する部分が依然として存在するため、前記調色構造から射出する前記第２出射光３０８に、前記第２入射光３０７の第１波長域よりも広範囲で第１波長域を含む第２波長域を持たせる。
【００３２】
本発明の一実施例によると、前記第１出射光３０６と前記第２出射光３０８との混成光は、更に、前記第１光源３０１が光弁構造３０３と調色構造３０２を通過せずに射出した元の光３０４と混成する。
【００３３】
本発明の別の実施例の装置、設備及び方法によると、図４に示すような照明用の色温度調整装置４００は、第２光源４１１からのその他の光４１０を更に備え、前記その他の光４１０は、上述の前記第１出射光４０６、前記第２出射光４０８、光弁構造と調色構造を通過せずに前記第１光源４０１から射出した元の光４０４の４つに混成して、色温度が前記光と異なる混成光を形成する。
【００３４】
本発明の別の実施例によると、光源としては、異色の組み合わせ、又は白色光と単色や異色の色光との組み合わせを使用する。
【００３５】
本発明の別の実施例によると、図５に示すように、前記調色構造５０２は、光の前向き経路で重ならずに前記光弁構造５０３と同一の平面に位置し、且つ前記光弁構造５０３に隣接するようにその両側に位置することで、前記光源５０１からの前記光を、前記光弁構造５０３及び前記調色構造５０２によって、第１出射光及び前記第２出射光に別々に変換して、色温度が前記光と異なった混成光に混成する。
【００３６】
本発明の別の実施例によると、図６に示すように、光源６０１と、調色構造６０２（領域Ａ）と、調色構造６０４（領域Ｃ）と、光弁構造６０３（領域Ｂ）と、を備え、前記２つの調色構造と前記光弁構造の３つは、光の前向き経路において、重ならずに同一の平面に位置し、領域Ａと領域Ｃは、領域Ｂを両者の間に挟む。注意すべきなのは、領域Ａと領域Ｃは、異なる波長域変換素子を含む調色構造であるので、元の光源６０１から各前記調色構造６０２、前記調色構造６０４に入射した前記光を、それぞれ異なった波長域に変換して、前記光弁構造６０３を通過した前記光とともに、色温度が前記光と異なった所望の混成光に混成する。前記調色構造６０４（領域Ｃ）は、光束面積が前記調色構造６０２（領域Ａ）のより小さく、それは主に、前記調色構造６０２（領域Ａ）が主要な調色効果を発揮して、前記調色構造６０４（領域Ｃ）が更に前記混成光色温度に提供する微調整効果を発揮するためである。従って、本実施例によれば、より柔軟的で微細な光混成操作を行うことができる。
【００３７】
また、本発明の別の実施例によると、図７に示すように、第２光源７０５を更に備えるので、元々Ａ、ＢとＣ領域からの３種の異なった波長域の光以外、如何なる物件の構造も通過せずに前記第２光源７０５から直接に射出した別種の光線も一斉に混成に加える。
【００３８】
また、本発明の別の実施例によると、図８に示すように、光源８０１と、調色構造８０２と、光弁構造８０３と、を備え、前記２つの調色構造８０２は、光の前向き経路で重ならずに前記光弁構造８０３と同一の平面に位置し、且つ前記光弁構造８０３に隣接せずにその両側に位置することで、前記光源８０１からの前記光を、前記光弁構造８０３及び前記調色構造８０２によって、第１出射光、前記第２出射光、上述２つの構造の間を通過し前記光源８０１に射出した前記光に別々に変換して、３つの出射光を色温度が前記光と異なった混成光に混成する。
【００３９】
更に、本発明の別の実施例によると、図９に示すように、光源９０１と、調色構造９０２と、２つの光弁構造９０３と、２つの隔板９０４と、を備え、前記２つの光弁構造９０３は、光の前向き経路で調色構造９０２と重ならず、同一の平面にも位置しないで、且つ前記調色構造９０２の両側に位置する。前記隔板９０４によって、前記光源９０１からの前記光が前記調色構造９０２を通過してから、また光弁構造９０３を通過することはなく、前記光弁構造９０３及び前記調色構造９０２によって、第１出射光及び前記第２出射光に別々に変換され、色温度が前記光と異なった混成光を混成する。
【００４０】
本発明の実施例によると、図３〜図９に示した光弁構造と調色構造が光源に対する位置は、要求に応じて調整することができる。例えば、光弁構造が調色構造の間に位置し、又は調色構造が光弁構造の間に位置するものも同様に、上記各実施例に適用でき、上記各実施例の図面において、光弁構造の位置と調色構造の位置を交換すればよい。
【００４１】
本発明の一実施例によると、前記光弁構造は、電気で物質の変化を誘発し、更に、その光透過性、屈折率等の光学特性に影響して変化させるものである。ここで、電気で物質の変化を誘発することとは、（１）酸化還元、（２）電気誘発相変化、（３）電気誘発の物質の構造や密度の変化、（４）電気誘発の物質（材料）の親水性・疎水性の変化、を含むが、それらに限定されるものではない。上記電気誘発の物質変化によって、所定のある一段のスペクトル（例えば、ある色）の透過、屈折、反射の量にしか影響しないように操縦することができる。即ち、入射光光源全体の光弁ではなく、入射光中のある特定のバンドの光弁として、所定波長に対して、拡大や吸収に選択的に行うことができる。
【００４２】
本発明の一実施例によると、前記光弁構造は、機械、電子、延いては化学の方式に限らず、その素子を通過した入射／出射光の比例を制御できるもの、例えば、液晶層構造、微小電気機械（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ；ＭＥＭＳ）ユニット、電子ペーパー、圧電装置／材料、インク電気湿潤素子、ダイクロガラス及びこれらの組み合わせ等であれば、何れも本発明の実施例に好適に用いられる。これらの光弁構造の組み合わせ方式としては、立体構造であってよい。
【００４３】
本発明の一実施例によると、前記光弁構造によって特定の領域を通過して入射光と出射光の透過比例が制御された出射光と、前記調色構造に入射して波長域変換素子で波長域が変換される出射光と、全ての出射光（元の光源の光も含む）を混成させて、混成しようとする出射光の色温度を調整し得る。前記波長域変換素子は、波長域変換材料又は波長域変換構造セルである。
【００４４】
本発明の一実施例によると、調色構造の前記波長域変換材料として、特定のホトルミネセンス材料（Ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ；ＰＬ）を使用して、波長域を変換させることができる。
【００４５】
また、「ホトルミネセンス材料（ＰＬ）」とは、材料が電磁波（例えば、青光、紫外光、レーザー光、Ｘ光又は電子ビーム）に照射されて、エネルギーが十分である光を吸収すると、電子が十分のエネルギーを取って励起状態に遷移することができ、電子が基底状態に戻る時に放出したエネルギーの形式が光であれば、「ホトルミネセンス効果」と呼ばれる。
【００４６】
上記ＰＬ特性を持つ材料において、蛍光体（Ｐｈｏｓｐｈｏｒｓ）以外、代替可能な他の材料もあり、基本的に、入射光を特定の波長等に変換可能な材料であれば、何れも運用でき、例えば：（ａ）フォトルミネッセンス効果を持つ蛍光染料（例えば、ＤＣＭ、ＣＶ６７０等（種類については、「Ｅｘｃｉｔｏｎ」ウェブページのｗｗｗ．ｅｘｃｉｔｏｎ．ｃｏｍ／ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ_ｃｈａｒｔ．ｈｔｍｌ参照）、（ｂ）障壁型の材料：顔料（ｐｉｇｍｅｎｔ）と染料（ｄｙｅ）が挙げられる。普通の染料は、ある特定のバンドの光を完全に吸収する特性を持つため、光源における不要のバンドを濾過して、特定のバンドの光のみを残させて、来源としての光と混成することができる。蛍光体の代わりに、障壁型の材料を利用すれば、光源の使用效率が低下する場合があるが、本発明の蛍光体の代わりの材料として用いることができる。
【００４７】
本発明の一実施例によると、前記蛍光体は、酸化物蛍光体、酸窒化物蛍光体、窒化物蛍光体、亜鉛化合物含有蛍光体、半導体蛍光体、有機蛍光体、フォトルミネッセンス染料、又はこれらの組み合わせである。
【００４８】
本発明の一実施例によると、前記染料は、吸収型染料、フォトルミネッセンス型染料、又はこれらの組み合わせである。
【００４９】
また、波長域変換材料（例えば、蛍光体材料等）の添加物としては、フォトルミネッセンス特性を持つ「量子ドット（ｑｕａｎｔｕｍ  ｄｏｔ）」（例えば、ＧａＡｓ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ等）、又は量子ドットをその他の蛍光体、染料、顔料の中に入れった組み合わせであってよい。材料の尺度が１００ナノメートル以下のグレード程度になる場合、前記材料のサイズが、自体の電子フェルミ波長よりも小さければ、「量子ドット」と呼ばれる。量子ドットは、その電子が閉じ込め作用（「量子閉じ込め効果」（ｑｕａｎｔｕｍ  ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ  ｅｆｆｅｃｔ）と呼ばれる）を受けるため、エネルギー準位が原子のような非連続状態になるので、量子ドットは、同時に人工原子と呼ばれ、尺度によって異なるエネルギー準位が発生できるため、量子ドットの尺度の大小を変えることで、「電子遷移」によって励起された後で放射した可視光線の波長、即ち、光の色を変えることができる。しかしながら、量子ドットは、フォトルミネッセンス効果が、材料特性ではなく、サイズ依存特性であるので、室内照明に用いる場合、色温度調整応用において、波長域変換材料としての効能が僅かしかない、且つコストも高いので、波長域変換材料にドープして、色温度調整を補佐するものとして使用することだけである。
【００５０】
本発明の代わりの別の実施例によると、調色構造における前記波長域変換素子は、波長域変換構造素子からなる。例えば、波長域変換構造素子は、元の光を２つの薄板に入射して、波長域変換材料を利用せず、干渉の手段を使用し且つ２つの薄板状の材料の間隙を調整することで、入射光の波長域の変換を達成する。
【００５１】
本発明の一実施例によると、前記波長域変換構造セルは、コレステリック液晶、ブルー相液晶、ホログラフィック高分子分散型液晶（Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  ＰＤＬＣ）材料、カラーインク電気湿潤素子、又は微小電気機械ユニットからなる素子である。
【００５２】
基本的には、本発明の例示実施例における色温度を調整することに用いられる「パラメーター条件」は、「蛍光体塗布面積／各色の比率」、「駆動電極／蛍光体の相対的な位置と面積」、「偏光板面積／互いの相対的な位置／蛍光体との相対的な位置」、「ノーマリホワイト（normally white、ＮＷ）」／ノーマリブラック（normally black、ＮＢ）、「光源の色」等を含むが、上述の条件に限定されるものではない。各パラメーター条件が何れも最適化された後、この出射光源は、クールホワイトとウォームホワイトの２つの色温度の間に正確的に調整されることができる。例としては、パラメーター条件は、蛍光体の占める領域の大小、又はそのドーピング濃度であってよい。波長域変換素子によって波長を変換された後、黄色光の光束が過剰となって、色温度を特定の色温度の白色光に調整できなくなる場合、上記蛍光体のパラメーター条件を調整して、異なる波長域の通過光束の混成比例を変えることで、達成しようとする特定の白色光色温度を形成することができる。
【００５３】
本発明の一実施例によると、どのような色温度の光源を使用することを決める場合、波長域変換材料として蛍光体の色の取り合わせについては、図１に示したＣＩＥ１９３１色空間の色度図を参照することができる。図１に示すように、色度図の中間カーブは「黒体放射軌跡（ＢＢＬ）」である。この線が赤緑青の光の３原色の光によって混成した白色光領域に通過して、この領域における右の領域は、ウォームホワイト光であり、左領域は、クールホワイト光で、普通の照明用の白色光源は、少なくても、色度座標がこの領域に落ちなければ、照明の応用価値は持っていない。従って、光源色度及び蛍光体の色を選択する場合、両者の色度が色度図における位置の結び線をこの領域を通過させなければならない。更に、この結び線とＢＢＬに交点を持たせることが可能である場合、光源の強度又は蛍光体による光の励起強度を調整することで、混成した光源の色度をちょうど前記交点に落ちさせることができる。例えば、図１に示した線分ｂｂ’は、４５０ｎｍ波長の青色ＬＥＤ光源（色温度の座標がｂ点である）と、ＣＩＥ１９３１色度座標（ＣＣｘ,ＣＣｙ）＝（０．４２０４,０．５５６３）の黄緑色蛍光体（色温度の座標がｂ’点である）の２つの端点を合わせて構成されるが、ｂｂ’線分における任意の点も、２つの端点の光源から異なる比例で混成し得ることができる。それがＢＢＬとの交点の色温度は、αである。また、線分ｃｂの場合、色温度の座標がｂ点である４５０ｎｍの青色ＬＥＤ光源を純粋な黄色蛍光体（色温度の座標がｃ点である）の２つの端点を合わせて構成されることができ、それがＢＢＬとの交点の色温度はβであり、暖色光の座標である。同様に、紫色光源、緑色光源を選用して、上記線分の左側の端点を変えて、更に、ＢＢＬとの交点の色温度を調整することもできる。
【００５４】
しかしながら、黄色蛍光体のみを青色ＬＥＤに合わせて白色光を形成する場合、そのスペクトル波長の分布の連続性が、真実の陽光に十分に近づくが、陽光スペクトルとの間に空隙が依然として存在する。その主な原因は、３原色における赤光源が欠乏して、色光を混成させた後で可視光線スペクトル間に空隙が現れ、光源の演色性が低くなるからである。この場合、独立の光弁構造（例えば、液晶セル）に合わせて、２種類目の色（例えば、赤色）の蛍光体（即ち、少なくても入射光源の一部を異なる波長域に変換可能なＰＬ材料）を使用して、又は黄色蛍光体と異なる他の色の染料（ｄｙｅ）や顔料（ｐｉｇｍｅｎｔ）を採用することで、混成光にあるバンドスペクトル（即ち、第３混色光を導入する）を増加させて、混成光の演色性を高めることができる。
【００５５】
本発明の一実施例によると、前記光源は、ＬＥＤ、白熱灯、ハロゲンランプ、陽光、冷陰極蛍光ランプ、蛍光灯及びこれらの組み合わせの１つからなる群から選ばれるものである。前記光源は、１種又は多種の色付き光源を採用する以外、白色光源を使用することもでき、色付き光源を白色光源に合わせて使用することもできる。本発明の実施例によると、色温度をずれさせる白色光源は、光弁構造を調整することで、混成した光をＢＢＬ領域に正確的に落ちさせる。同様に、色度座標が既知の白色光源（ＬＥＤ光源に限定されるものではない）に対して、対応する色光の蛍光体を選択して、この白色光源と、蛍光体を励起した後で放出し波長域が変えられた光を、予定の色度範囲内の白色光を混成することができる。また、電圧によって光弁構造を操縦して、その光透過量を変えることで、混成光を元の白色光とウォームホワイト光の間で切り替えられるようにすることができる。
【００５６】
本発明の照明用の色温調整装置及び方法に使用される光源は、蛍光体を作用させて、少なくても入射光波長域の一部を別の出射光の波長域に変換させる十分な光源強度があれば、基本的に、既存の全ての照明光源であってよい。ＬＥＤ光源を例として、現行の高効率ＬＥＤ製品において、青光ＬＥＤ工程技術がほぼ完成された以外、その他の色光のＬＥＤ（例えば、白色光ＬＥＤ等）は、工程が不安定であるため、発光効率が青光ＬＥＤのより低い、製品の良品率もよくない、同じバッチの製品において、予定の色温度領域から逸れるサンプルが常に現れるし、また良品のＬＥＤ製品であっても、蛍光体に合わせて白色光を混成する場合、蛍光体の入れる量の誤りで、予定の色温度領域から逸れる可能性もあり、白色光ＬＥＤは、この２種の不確実性の要素に限定されるため、生産高が大幅に減少して、不良なサンプルが安値で販売されなければならなくなる。しかしながら、本発明の実施例における装置によって白色光を調整すれば、このような状况は発生せず、色度図において、蛍光体とＬＥＤの色度座標との結び線が、図２に示した領域を通過すれば、微調整電圧によって光が液晶を通過した通過量を制御することで、色温度の座標を正確的に制御して、ある特定の領域に落ちさせる目的を達成することができる。
【００５７】
本発明の一実施例によると、光弁として液晶層構造は、少なくても１つの液晶セルを含む。ここで、「液晶層構造」とは、２枚の透明基板と、その内側に挟まれる透明電極と、液晶分子を含み液晶層と、２枚の透明基板の外側に選択的に別々に加える偏光板からなる構造である。「液晶セル」とは、前記液晶層において、バイアスを独立してかけて液晶層を通過する電場を調整でき、更に液晶分子配列のねじれと傾斜角度やその相安定状態を変えることで、液晶セルのグレースケールを調整する目的を達成する。
【００５８】
液晶は、長棒状の分子であり、光線の偏光方向を改めてガイドし、又は光線の一部を通過させないように阻止する役割を持つ。現在、主流の液晶の種類としては、一般的に、糸状液晶（即ち、Ｎｅｍａｔｉｃ  ＬＣ、又はネマチック液晶と呼ばれる）、層状液晶、強誘電性液晶、コレステリック液晶（Ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ  ＬＣ；ＣＬＣ）、ブルー相液晶、円盤状液晶、高分子分散型液晶（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ  ＬＣ；ＰＤＬＣ）等を含むが、ネマチック液晶は、日常生活に最も広く応用され、例えば、ディスプレイに用いられる。
【００５９】
現在、ディスプレイにおいて、液晶の運用が非常に多様化であり、設計によって、液晶分子は、多種の異なる駆動モードによって操作されることができ、例えばツイストネマチック（Ｔｗｉｓｔ  Ｎｅｍａｔｉｃ；ＴＮ液晶分子が９０度やその他の角度で回転する）、スーパーツイストネマチック（Ｓｕｐｅｒ  ＴＮ；ＳＴＮ；液晶分子が２４０〜２７０角度等の大角度で回転する）、面内スイッチ（Ｉｎ‐Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈ；ＩＰＳ）、フリンジ電場スイッチング（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｄｈｉｎｇ；ＦＦＳ）、垂直配向型（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ；ＶＡ）、多区域垂直配向型（Ｍｕｌｔｉ‐ｄｏｍａｉｎ  ＶＡ；ＭＶＡ）、光学的補償曲げ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｅｎｄ；ＯＣＢ）、電気制御複屈折（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ；ＥＣＢ）、軸対称配向マイクロセル（Ａｘｉａｌｌｙ  Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｍｉｃｒｏｃｅｌｌ；ＡＳＭ）モード等が挙げられ、最も基本的な構成は、９０ｏＴＮモードであるが、その他の各モードも、例えば、視点拡張、迅速な反応等のような特別な優勢を持っている。
【００６０】
図１０は、液晶層構造１０００を示す模式図である。２枚の透明基板１００４、１００５の対向する表面に、電圧を印加して透明基板の間に電場を発生させるための透明電極インジウムスズ酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ；ＩＴＯ）１００１、１００２がめっきされ、インジウムスズ酸化物に配向層（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ｌａｙｅｒ）１０１１、１０１２が塗布され、その上に液晶分子の配列をガイドするための微細な溝が分布され、２層の透明基板の間にスペーサー（Ｓｐａｃｅｒ）１００３によって均一に仕切られた後、液晶分子によって液晶（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ；ＬＣ）層１００６の残りの領域を完全に充填し、その後、素子の運用上の要求に応じて、一般的に、９０ｏＴＮの液晶の場合は、素子全体の上下の両側に偏光方向が互いに垂直である２枚の偏光板（Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）１００７、１００８を更に貼ることができる。上下の２枚の透明基板上のインジウムスズ酸化物電極に適切な電圧をかける場合、液晶セル内で発生する電場は、液晶分子を電場の方向へ連続的にねじらせて、最後に電場の方向と平行して配列させるようにすることができる。光が第１偏光板を通過した後、偏光された直線偏光が続いてかける電圧に応じて配列方向が変えられた液晶分子を通過すると、その偏光状態は、かける電圧につれて変化し、最後は第２偏光板の直線偏光効果に合わせてることで、通過した出射光は、グレースケールを代表する異なる輝度を発生する。これは、最も基本的な９０ｏＴＮ構成の液晶セルである。この液晶層構造の実施例によって、入射光束と出射光束の比例を調節して、本発明の色温度調整方法における「光弁」として使用することができる。
【００６１】
印加電圧が存在しない条件で、液晶セルは、光透過状態（ｌｉｇｈｔ‐ｐｅｒｍｅａｂｌｅ  ｓｔａｔｅ）又は非光透過状態であり、液晶セルの動作モードは、ノーマリホワイト（ｎｏｒｍａｌｌｙ  ｗｈｉｔｅ；ＮＷ）とノーマリブラック（ｎｏｒｍａｌｌｙ  ｂｌａｃｋ；ＮＢ）の２つに分けることができる。
【００６２】
本発明の一例示実施例によると、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示すように、ＴＮ型液晶を例として、本発明の液晶セルのＮＷモードとＮＢモードの基本的な構成と光透過動作モードを別々例示して説明する。図１１（Ａ）において、上下の２層の配向層の溝方向が互いに垂直であるため、液晶分子がこの２枚の基板の間で９０度でねじられて配列され、大体、通過した偏光光線の偏光方向を液晶のねじれに沿って９０度をねじらせる。従って、上下の両面の偏光板を互いに垂直にさせ、且つ各面前記液晶の配向方向と平行して配列させると、入射光は、液晶セル全体を容易に通過して、光透過状態（「明状態」と呼ばれる）を形成することができ、印加電圧がない条件で光透過状態となるＴＮ液晶素子は、ＮＷのＴＮ液晶素子と呼ばれる。また、ＮＷモードとＮＢモードは、２枚の偏光板の相対的な安置位置のみで異なり、偏光方向が互いに垂直する２枚の偏光板を、互いに平行するように変えると、ＮＢモード（図１１（Ｂ））となる。ＮＷモードを使用する場合、光が全て通過する状態は印加電圧がない初期状態であれば、光エネルギーの損失と電圧駆動の浪費を減少することができる。しかしながら、応用の場合、実際の要求に応じて、ＮＢモードの液晶素子の設計を採用することもできる。
【００６３】
図１２は、電圧の大小が液晶セルの光透過量変化に対する曲線を示し、ここで駆動電圧の大小は、容易に説明するために例示されたものにすぎない、実際の駆動電圧が液晶の種類やその他のパラメーターに関連して変わることがある。液晶セルが全明状態から完暗状態になる過程において、縦軸は、通過率（Ｔ（％））であり、横軸は、両側の電極に印加する電圧（Ｖ）である。全明状態（一般的に、透光率＞９０％に定義される）は、図において印加電圧が１.７５Ｖより低い場合の状態であり、完暗状態は、３.５Ｖより高い場合の状態であり、対応する電圧値の範囲が１.７５Ｖ〜３.０Ｖの間にあるグレースケール状態（図１２に示した虚線の間の領域）が存在する。光線が全明から全暗になり、「全明」は、白色の意味があって、「全暗」は、黒色の意味があるので、全明と全暗の間にある「連続的な」過渡状態は、「グレースケール」の状態と呼ばれる。電圧をこの範囲の間に調整すれば、電圧を僅かに増加し、又は低下させることで、光の通過量の大きさを連続的に調整して、液晶の素子を光弁とすることができる。
【００６４】
本発明の別の実施例によると、図１０に示すように、２つの透明基板が液晶層１００６に対する外側に使用する偏光板１００７、１００８としては、従来の吸収型偏光板以外、「非吸収型偏光板」を採用して、光源を調整する場合の光束の損失を低下させることもできる。非吸収型偏光板の原理は、多層膜によって、互いに垂直するＰＥとＰＭ波を干渉して、ＰＥ波を消失させ、ＰＭ波を向上させる現象にすることで、偏光の機能を達成し、又は、例えば、非吸収型の散乱式偏光片のように、光通過軸として、主材、副材の屈折率が一致（ｍａｔｃｈ）である方向を利用し、干渉により光波が消失（回収）する軸として、屈折率が不一致（ｍｉｓｍａｔｃｈ）で通過軸と垂直する方向を利用することで、偏光の機能を達成し、回収した光エネルギーを更に利用して入射光にする。一般的には、非吸収型偏光板は、一般的に、透明度が１.５倍以上に高められることができるため、非吸収型偏光板によって光の光透過率を増加して、照明の效率を高めることができる。
【００６５】
本発明の一実施例の照明用の色温度調整装置１３００によると、図１３に示すように、第１透明基板１３０４と第２透明基板１３０５との間に、液晶分子と間隙物１３１５からなる液晶層１３０６が挟まれることで、液晶層構造１３１０を形成する。液晶層１３０６は、グレースケールを調整可能な複数の液晶セル（ＬＣ  ｃｅｌｌ）１３２２を含み、第１透明基板１３０４、第２透明基板１３０５の上に位置する１対の透明電極１３０１及び１３０２に合わせて、液晶セル１３２２に電圧を印加することで、透明電極の間のこれらの液晶セル１３２２における液晶分子の配列（ねじれ）の方向を変えることができる。第１透明基板１３０４、第２透明基板１３０５は、それぞれ液晶層に対する外側に偏光板１３０７及び１３０８をに有し、本実施例において、偏光板の分極方向は、９０ｏＴＮ液晶層における液晶分子の配列に対して、ノーマリホワイト（ＮＷ）の状態となり、つまり、印加電圧がない条件で、前記液晶セル１３２２は、光透過状態となる。各前記液晶セル１３２２に印加した電圧を変えるによって、液晶セルのグレースケールを連続的に変化して、更に、各前記液晶セル１３２２を通過した出光束を制御する。
【００６６】
本発明の実施例によると、前記第１透明基板、第２透明基板は、剛性又は可撓性薄板、或いは弧度を有する物件であってよい。また、前記第１透明基板、第２透明基板は、ガラス、石英、ポリメタクリル酸メチル（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｒｙｌａｔｅ；ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ；ＰＳ）、メタクリル酸メチル・スチレン共重（ｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ‐ｃｏ‐ｓｔｙｒｅｎｅ；ＭＳ）、ポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＰＣ）、ポリジメチルシロキサン（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ；ＰＤＭＳ）から選ればれるものからなるが、これらに限定されるものではない。
【００６７】
図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）は、図１３のＣＤ線に沿っている断面模式図であり、図１３の実施例を使用した色温度調整方法を説明することに用いる。図１４（Ａ）は、ＬＥＤ青光光源１４３１を使用し、前記光源の光線の一部は、光弁構造としての液晶セル１４２２（Ｂ領域）に入って前記光線の一部の通過光束を調整し、光源からの光線の別の一部は、調色構造としての黄色蛍光体層１４３０（Ａ領域）に入って波長域を変換し、Ａ領域に入った前記光線の一部は、一部のみが黄色光波長域に変換されることに対して、別の一部が依然としてＬＥＤ光源からの青色光波長域である。黄色蛍光体層に入って黄色光波長域に変換される青色入射光の比率は、蛍光体の選用した材料、蛍光体層における蛍光体の濃度、又は蛍光体層の厚さ等のパラメーターによって制御されることができる。最後、Ａ領域とＢ領域の出射光は、更に、白色光に混成する。図１４（Ａ）のＢ領域は、電気を印加しない条件で光束が最も大きい状況であり、続いて、図１４（Ｂ）において、光弁構造としての液晶セル１４２２（Ｂ領域）に対して、駆動電圧で青光の光束を制御することで、青色光と黄色光の出射光の比例を正確的に混成して、所望の色温度の白色光を取得する。正確に言えば、液晶セル１４２２によって、混成光における青光光束と固定光束の蛍光体（Ａ領域）を通過した黄／青光の混成比例を精確的に調整して、所望の色温度を連続で正確的に調整する目的を達成することができる。また、黄色蛍光体層１４３０の面積Ａとしては、液晶セル１４２２より大きい又は小さい面積を選択することができる。また、黄色蛍光体層１４３０領域Ａと蛍光体層が塗布されない領域Ｂとの総面積比の大きさについては、実際の応用方面の要求又は所望の色温度に応じて決める必要がある。図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）において、４つのＬＥＤ光源を含むことが示されたが、概略に説明するためのものにすぎない、数がこれに限定されるものではない。また、厳密に言えば、前記黄色蛍光体層１４３０は、黄緑色蛍光体であるべきであるが、容易に説明するために、依然として黄色蛍光体層と呼ばれる。本実施例において、前記波長域変換材料は、上述の黄色蛍光体層、即ち、第１波長域変換材料である。
【００６８】
図１８に示すように、線分ｐｑは、４５０ｎｍ波長の青色ＬＥＤ光源をＣＩＥ１９３１色度座標（ＣＣｘ,ＣＣｙ）＝（０.４２０４,０.５５６３）の黄色蛍光体の２つの端点に合わせて構成され、色度座標のｐはＢ領域の純粋な青光で、色度座標のｑはＡ領域の黄青混成光であるが、ｐｑ線分での任意の点も、２つの端点の光源を異なる比例で混成することで取得することができ、ＢＢＬとの交点の色温度はγである。図１８に示すように、γを初めの色温度に設定され（Ｂ領域が駆動されていない場合）、Ａ領域からの黄／青光とＢ領域からの青光が白色光に混成され、Ｂ領域の電圧が向上すると、青光の光透過量は次第に減少し、この場合、混成光は、元の白色光の色温度γからｑへ移動して黄寄りの色光に次第に変化し、電圧が青光領域（Ｂ領域）閉鎖まで上がると（図１４（Ｂ）に示すように）即ち、Ｂ領域の青光が完全に遮断される場合、光の来源は、Ａ領域の黄光／青光の混成光（色度座標のｑ）しかなく、即ち、透過した光線は、黄色／青色の混成光となる。
【００６９】
本発明の代わりの別の実施例によると、黄色蛍光体の代わりに、オレンジ寄りの黄色の蛍光体を使用し、青色ＬＥＤ光源と混成した光は、より暖かい暖色光に偏る。また、寒色光（＞５３００Ｋ）の光源に対して、純粋な黄色蛍光体及び／又はオレンジ寄りの黄色の蛍光体を使用して、混成した出射光を寒色白色光（＞３３００Ｋ）、暖色光又はより暖かい暖色光となるように調整することができる。また、本発明の他の代わりの実施例としては、紫光光源を選用して、蛍光体が黄緑色蛍光体を採用し、又は緑光光源を使用して、赤色蛍光体を選択し、何れも所望の白色の混成光を混成し得る。
【００７０】
また、本発明の代わりの実施例によると、２つの偏光板は、電圧が印加しない条件で前記液晶セルが非光透過状態であるノーマリブラック（ＮＢ）モードのように配列される。図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）の示した実施例と異なって、本実施例における２枚の偏光板は、図１１（Ｂ）のように互いに平行して配列するので、基本的に、電圧を印加しない場合に光線が液晶セル（ＮＢモード）を通過することは全くできない、それでも、電圧が駆動される過程中の現象は、依然として図１８によって解釈することができる。両者の差異は、ノーマリブラック（ＮＢ）とノーマリホワイト（ＮＷ）に対して印加電圧を上がる効果が正反対である。初めの色温度をｘに設定することは、図１４に示した領域Ｂにおいて電圧によって液晶を駆動して光の輝度を最大値にさせる（ＮＢのモードでの操作）場合、黄光と青光で混成した初めの白色光の色温度座標はｘである。ｘはＢＢＬ曲線から遠くない下方に位置する（図１８参照）。操作の仕方は、青光領域の電圧を次第に低下させ、青光が次第に遮断されることで、混成光を次第に元の白色光（色温度のｘ）から黄／青光から混成した黄色寄りの光（色温度のｑ）になり、混成光の色は、図１８に示した点線の経路のようにｑ点方向へ移動し、移動の過程中にＢＢＬ曲線との交点の色温度はγであり、γの色温度座標は寒色白色光である。こうやって、液晶を調整することによって素子の色温度をＢＢＬの曲線に正確的に微調整することができる。代わりの別の実施例は、その代わりに純粋な黄色蛍光体層材料を使用して実施し、混成光は、次第に元の白色光からＢＢＬ曲線における暖色光（即ち、図１に示した色温度のβ付近）になる。
【００７１】
本発明の照明用の色温度調整装置の別の実施例によると、図１５に示すように、図１５（Ａ）と図１５（Ｂ）は、ＬＥＤ青光光源１５３１を使用し、前記光源の光線の一部が光弁構造としての液晶セル１５２２（Ｂ領域）に入って、前記光線の一部の通過光束を調整し、光源からの光線の別の一部が調色構造としての黄色蛍光体層１５３０（Ａ領域）に入って、波長域の変換を行い、Ａ領域に入った前記の光線の一部は、一部のみが黄光バンドに変換され、別の一部光線は、依然としてＬＥＤ光源からの青色光バンドである。黄色蛍光体層に入って黄光波長域に変換された青色入射光の比率は、蛍光体の選用した材料、蛍光体層における蛍光体の濃度、又は蛍光体層の厚さ等のパラメーターによって制御されることができる。本実施例において、黄色蛍光体層１５３０の内に赤色蛍光染料１５３２がドープされ、Ａ領域の黄色蛍光体層１５３０の面積はＢ領域のよりも大きく、ここで使用した赤色蛍光染料１５３２とは、黄色蛍光体層にドープされて、青光によって励起されて赤色光波長範囲を放射する赤色蛍光染料であり、黄色蛍光体層１５３０を通過したＬＥＤ青光に赤色バンドのスペクトルをも持たせる。蛍光体層に染料をドープする手段を運用すれば、ＬＥＤと黄色蛍光体層１５３０が色度図においてカバーする範囲を広げ、即ち、混成光の演色性を増加することができる。図１９に示すように、青光光源が赤色蛍光染料（励起光の色度座標がｒである）を一定量でドープした（又は、混合した）黄色蛍光体層を通過した後、Ａ領域において元々黄色蛍光粉と反応していない青光の一部が赤色蛍光染料に吸収されて、元々Ａ領域の黄／青色から混成する色度座標は、ｑ点からｐｑ線分に沿ってｑ’点に移動して、色度座標のｒ点と線を結んで比例で混成し、ｑ’ｒ結び線に色度座標がｓ’の色温度を取得する。この場合、光弁構造としての液晶素子によってＢ領域の青光（色度座標のｐ）の出射光の強度を調整し、Ａ領域の色度座標がｓ’の固定出射光と混成し、即ち、ｓ’ｐ線分でのＢＢＬ曲線と交わるｓ点の色温度を正確的に調整し得、このｓ点は、暖色光の座標であってよいため、黄色蛍光体に適量の赤色蛍光染料をドープし、又は混合することで、最終の混成光の色温度を暖色光寄りのＢＢＬ曲線に位置させることができる。
【００７２】
本発明の代わりの一実施例によると、赤色蛍光染料をドープすることの代わり、黄色蛍光体層の上方又は下方に適当な濃度と厚さの赤色蛍光体層を塗布して、領域Ｂを通過して強度を調節して変化可能な青光と混色し、即ち、混成光の色温度を正確的に調整して自然光のＢＢＬ曲線に位置させることができる。
【００７３】
また、本発明の代わりの別の実施例によると、赤色蛍光染料をドープすることにの代わり、黄色蛍光体層の左側又はその前方、後方に適当な厚さと濃度の赤色蛍光体層を固定して、領域Ｂを通過し強度を調節して変化可能な青光と混色する。本実施例において、上記黄色蛍光体層とは、第１波長域変換材料であるが、赤色蛍光体層は、第２波長域変換材料であるため、本実施例に記載の照明用の色温度調整装置において、前記波長域変換材料は第１波長域変換材料と第２波長域変換材料である。
【００７４】
本発明の照明用の色温度調整装置の例示実施例の別の実施例によると、図１６に示すように、図１６（Ａ）と図１６（Ｂ）は、ＬＥＤ青光光源１６３１（図面でＢに表記される）とＬＥＤ赤色光源１６３３（図面でＲに表記される）を使用し、前記ＬＥＤ赤色光源１６３３の光線が光弁構造としての液晶セル１６２２（Ｂ領域）に入って前記光線の一部の通過光束を調整し、前記ＬＥＤ青色光源１６３１の光線が調色構造としての黄色蛍光体層１６３６（Ａ領域）に入って波長域を変換し、Ａ領域に入った前記光線の一部が、一部のみが黄光バンドに変換され、光線の別の一部が依然としてＬＥＤ青光光源１６３１からの青色光バンドである。図１６に示した装置の動作モードは、同様に、図１８に合わせて説明することができる。図１８に示すように、光弁構造としての液晶セル１６２２（Ｂ領域）に対して、駆動電圧で赤光の光束（色度座標のｒ）を制御し、Ａ領域は固定光束の黄色蛍光体１６３０を通過した黄／青光の混成の比例（色度座標のｑ）であり、この２つの点の結び線ｒｑとＢＢＬ曲線との交点が色温度のｓ点であり、ｒｑ線分、つまり２つの異なる色光の端点について言えば、２つの色光の強弱（本実施例において、即ち、領域Ｂの赤光通過度を調整する）を別々に調整して、ｒｑ線分における任意の色度座標の表す色温度を正確的に調整することができる。正確的に言えば、光弁構造としての液晶セルによって、混成光における赤光光束と固定光束である青色ＬＥＤ光源の黄色蛍光体を通過した黄／青光の混成比例を精確的に調整して、所望の色温度を連続で正確的に調整する目的を達成することができる。
【００７５】
この実施例において、光源としては、異色のＬＥＤの組み合わせを使用するが、例えば、その他の白色光と単色又は異色の色光との組み合わせも本発明の発明の内容である。
【００７６】
本発明の照明用の色温度調整装置のまた他の例示実施例によると、図１７に示すように、独立して駆動可能な液晶セル１７２２（Ｃ領域）を図１７に示した装置に加え、前記液晶セルは、その下方の青色ＬＥＤ光源１７３１（図面でＢに表記される）の通過光束を調整でき、このように赤色ＬＥＤ光源１７３３（図面でＲに表記される）の出光量を独立して調整されることができるもとの別の液晶セル１７２２（Ｂ領域）に合わせることができ、Ｂ領域とＣ領域の混成光の色度座標を図１８においてｐ点からｒ点に移動させ、この青色／赤色の混成光と固定光束である青色ＬＥＤ光源の黄色蛍光体を通過する黄／青光（色温度のｑ）とは、図１８を参照して分かるように、領域Ｂにおける赤光を透過させる液晶セル及び領域Ｃにおける青光を透過させる液晶セルを別々に独立して駆動して、射出した混成光を図１８に示したＣＩＥ１９３１色度表におけるγｓ線分に沿って移動させるように調整することができる。つまり、混成した出射光の色温度をＢＢＬ曲線に沿って移動させるように調整することができる。また、ｐ点、ｑ点及びｒ点は、それぞれ異なる色温度の出射光を透過するため、混成光の色度座標は、ｐ、ｑ及びｒから囲む三角形の領域における任意の点であってよく、このように演色性も向上する。
【００７７】
本発明の別の実施例によると、本発明の波長域を調節可能な装置及び方法は、光源の使用を簡素化し最適化することができる。異なる光源（非コヒレント可視光線、紫外線、赤外線、コヒレントレーザー光源）に合わせて、波長域を精確的に微調整し、又は「波長域の連続で広範囲での調整」によって複数のバンドの光源の照射に取って代わるので、複数の光波長域が異なる光源を使用する必要がなく、コストを大幅に節約する。本発明の一例示実施例によると、照明用の色温度調整装置を利用して、出射光の色度をＣＩＥ色度図に示したプランク軌跡における黒体放射スペクトルに正確で効果的に調整する。また、本発明による照明設備は、色温度が一定の照明製品に用いることができるばかりでなく、色温度を変化可能な照明設備とされることもできる。
【００７８】
本発明に記載の光源とは、一般的に、特定の波長域を放出し、又は複数の波長域を混合可能な光（白熱光、ＣＣＦＬ、ＬＥＤ光源等を含む）であり、選用されたＰＬ材料とＣＩＥ１９３１色度図の座標において光束の比例で変化し、所望の特定の波長域の出射光や白色光に混成するものである。本発明は、ＬＥＤ光源を例示として説明し、それは、ＬＥＤ白色光光源自体の色温度の自然光偏移（色かぶり）と演色性不足の問題は、本発明の照明用の色温度調整装置及び方法の効能を説明するのにちょうど適合するからである。上記のように、白色光ＬＥＤが色かぶりになる場合、色温度は、図２に示した領域の範囲以外に落ち、即ち、室内照明の応用上の価値は全く有しない。しかしながら、本発明の照明に用いる色温度調整装置及び方法によれば、既に色かぶりとなったＬＥＤ光源又は素子を、黒体放射軌跡（ＢＢＬ）における正確な色温度となるように調整することができる。しかしながら、本発明の各実施例において、ＬＥＤ光源を使用して説明したが、当業者であれば、本発明に開示される内容を閲読した後、本発明の装置が他の光源に対しても同じく色温度調整効能を持っていることは、理解できる。
【００７９】
本発明の一実施例によると、光源を利用して、液晶層構造によって、前記蛍光体により励起された光線と「光混成」の作用となる。また、本発明は、液晶を利用して、光源をクールホワイトからウォームホワイトまでに調節し、且つ強度（射出光束）が著しく変化することがないので、裸眼では容易に気付けない（光束の変化が１５％より低い）。好ましくは、色温度を調節する場合に強度の変化が７％より小さくように改善することができる。また、本発明は、電流を調整する場合のＬＥＤの明滅、又は回路設計の複雑等の問題を克服した。
【００８０】
出射光の均一な混成−拡散フィルムと導光板
本発明の例示実施例の照明用の色温度調整設備によって製造された素子は、大きさが１.５ｃｍ×１.５ｃｍであり、特定のパターンで形成した蛍光体分布領域から混成する白色光は、青光又は黄光との光点が大きすぎるため、領域全体が均一な白色に見えないことがあり、この場合、１枚の拡散フィルム（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  ｆｉｌｍ）を利用して、色光を均一に拡散させ、異なる色光の境界をぼんやりにして、全体の色光をより均一にすることができる。
【００８１】
本発明の例示実施例の装置素子によると、拡散フィルムは、前記光源の対向する側に取り付けられる。電球を製造しようとする場合、前記拡散フィルムを電球の内層に塗布することもでき、前記拡散フィルムの代わりに、拡散板又は拡散レンズを使用してもよく、例えば、導光板（Ｌｉｇｈｔ  ｇｕｉｄｅ  ｐｌａｔｅ；ＬＧＰ）を使用すれば、光線の投影モードをより多様化にすることができ、且つ導光板には、光線を四方八方へ均一に散乱可能な大量のＳｉＯ２小球があり、この技術によれば、導光板に拡散板と同様な機能を持たせて、光線を各方向へ均一に散乱させることができる。また、光散乱又は光混成の均一性を向上させるように、その外部に更に拡散フィルムを貼ることができ、光透過不要な領域に至っては、反射鏡によってカバーして、元々ここから透過しようとする光を別の位置まで再び反射される。実際の応用において、前記拡散フィルム、前記拡散板又は前記拡散レンズは、前記照明用の色温度調整装置の出射光側に位置し、又は前記照明用の色温度調整装置の周りを囲む。
【００８２】
色温度調整装置に対する入射光光源の位置
本発明の実施例によると、光源からの入射光は、反射式光学素子を利用して、光源を前記光弁構造（例えば、反射鏡を有する液晶層構造、ダイクロガラス、電子ペーパー、インク電気湿潤素子又は反射鏡を有する微小電気機械／圧電構造）に照射して入れることができる。本発明の実施例によると、入射光光源に対する前記調色構造及び前記光弁構造の位置は、組み合わせて機能し、又は個別に作用した後で組み合わせることで、光の色温度又は色を調整する目的を達成することができる。
【００８３】
複数の光弁構造／調色構造からなる立体構造
本発明の一実施例によると、２枚以上の光弁構造（例えば、液晶層構造、ダイクロガラス）を利用して、互いに立体構成方式で設けられ、出射光と対応する調色構造に入った光束を独立して調整して、図１に示したαとβ端点の間に別の切点を導入することで、所望の色温度（例えば、ＢＢＬカーブに更に近づく色温度）に混成する。
【００８４】
つまり、１つ又は複数の光弁構造と１つ又は複数の波長域変換素子は、組み合わせて立体構造となることができ、光学素子（例えば、鏡、レンズ）に合わせて、入射光を立体構造における光弁を設計に応じて別々に、又は切り替え的に導入して透過して、所望の出射光束に調整して対応する波長域変換素子に入らせることで、色光の色温度をより細部にわたって微調整して取得して、例えば、ＢＢＬカーブにより近づく目的を達成することができる。
【００８５】
光経路調整構造
本発明の装置、設備又は方法の実施例によると、その光学效果を増進するようにプリズム又は特別な構造を使用することができ、輝度を増加し又は分極效果（非通過方向の偏光を通過方向の偏光に転化する）を増進するために、本発明の色温度調整装置によれば、例えば、レンズ、鏡、導光板、輝度向上フィルム（ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  ｆｉｌｍ；ＢＥＦ）、反射型偏光フィルム（ｄｕａｌ  ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  ｆｉｌｍ；ＤＢＥＦ）、プリズムレンズ、偏光板、レンチキュラーフィルム（ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ  ｆｉｌｍ）、及び上記素子の組み合わせのような適切な如何なる光学素子を選択的に含むことができる。
【００８６】
本発明の一例示実施例によると、照明用の色温度調整装置を利用して、出射光の色度をＣＩＥ色度図に示したプランク軌跡における黒体放射スペクトルに正確で効果的に調整する。また、本発明による照明設備は、色温度が一定の照明製品に用いることができるばかりでなく、色温度を変化可能な照明設備とされることもできる。
【００８７】
また、本発明の実施例によると、単一の光源を使用するだけで、最終の出射光スペクトル分布又は波長域を正確的に調節して変化させて、本来多くの光源で取得可能な光源效果を達成することができる。
【００８８】
本実施例の液晶層構造は、図１４の実施例のように、その中の青光光源のみを、普通の白色光光源又はＬＥＤ白色光光源に置換する。
【００８９】
図２０に示すように、使用される白色光光源の色度座標はｏ点：（ＣＣｘ,ＣＣｙ）＝（０.３,０.２５）であり、色度座標がｃの黄色蛍光体を利用して、光弁としての液晶層構造を通過した元の出射白色光と黄色光源の色度座標の結び線を線分ｏｃにして、ＢＢＬカーブを通過してβ点に交差させ、β点は暖色光の色温度座標である。
【００９０】
代わりの別の実施例は、黄色蛍光体の代わりに、オレンジ寄りの黄色の蛍光体を使用し、元の白色光と混成した光をより暖かい暖色光に偏らせる。これに対して、混成した光を寒い色光に変化させようとすれば、操作上、黄色蛍光体の代わりに、黄緑色蛍光体を使用する必要があり、黄緑色蛍光体を通過する出射光と元の白色光と混成した後、寒色白色光又は寒色光に変化させる。
【００９１】
また、現在、白色光ＬＥＤ光源は、青緑が強く、黄緑が弱く、スペクトルの中間の黄緑の一部が凹む。また、黄光のみで青光に混成する場合、色温度が寒い寄りで、不快を感じさせる。この場合、赤色染料又は赤色蛍光体材料を加えて調色して、青光を紫寄りの光に変換して、黄光と混成させて、暖色の色温度寄りの混成光を取得することができる。
【００９２】
これにより、本発明の照明用の色温度調整装置の例示実施例を利用して、ＢＢＬから離れ且つ人眼が識別可能な任意の不自然の白色光に対して、その色度値をＢＢＬのカーブに正確的に調整し、又はその他の任意の所望の色度座標に調整することができる。
【００９３】
本発明の代わりの一実施例によると、青光光源の一部のみの代わりに、白色光光源を使用する。
【００９４】
本発明の例示実施例によると、光弁構造と調色構造の分布パターンは、図２１に示すようなものである。白色領域は、光弁構造を表し、斜線の領域は、調色構造を表示し、測量によって調色構造の黄色蛍光体層の領域及び青光ＬＥＤ領域のそれぞれの単位面積の光透過量を得ることで、黄色蛍光体が色温度調整装置の領域全体に占める必要のある比例を正確的に計算して、混成した白色光に予定の色度を持たせることができ、その後、印加電圧によって液晶セル（光弁構造）を駆動して、透過光の光束を調整することができ、例えば、青光透過光の光束を調整して、色度に対して微細な調整をして所望の色温度を達成することができる。
【００９５】
図２１（Ａ）と図２１（Ｂ）は、本発明の照明用の色温度調整装置の例示実施例を示し、図において、斜線領域の大きさの比例は模式的なものであり、実際的に運用する場合、上記のように、蛍光体層の波長の変換率及び光源の色温度に応じて、所望の色温度について計算して適切な比例を取得すべきである。
【００９６】
そのうち、図２１（Ｃ）〜図２１（Ｆ）は、本発明の照明用の色温度調整装置の別の例示実施例を示し、調色構造の蛍光層に対してより微細な切断を行って、単位を小さくして分布をより均一にすることでより好ましい混合光の效果を取得することができる。代わりの別の実施例によると、図２１（Ｅ）に示すように、照明装置を内から外までＡ、Ｂ、Ｃの３つの領域に分け、液晶セル（Ａ領域とＣ領域）は、バックライトの通過率の大きさを調整して、蛍光体層（Ｂ領域）を通過した光と所望の色温度を混成することに用いることができる。この方法によれば、設計については図２１（Ｅ）に示すように、領域Ｃがこの応用において小面積（約１５％）を占め、Ｃ領域の液晶セルを調整することで、周囲に位置するＣ領域の光透過度を中心に位置するＡ領域の光透過度よりも低くすることができ、ＬＥＤランプの周りの色かぶりが大きい領域の出光量を大幅に低下させることができることで、従来のＬＥＤランプによくある空間の色かぶりの問題を調整することができる。
【００９７】
代わりの別の実施例によると、図２１（Ｂ）に示すように、ＬＥＤランプの周り（Ａ領域）の色かぶりが大きい領域の光量を低下させることで、従来のＬＥＤランプによくある空間の色かぶりの問題を調整しようとする場合、ＬＥＤの光の強度による損失を低減するように、設計上、図２１（Ｂ）に示した領域Ａがこの応用において小面積（約１５％ほど）のみを占めるようにする必要がある。また、面積領域が大きい（約８５％）の領域Ｂの内に、２種（又は以上）の色の同心円の蛍光体層を計画して、蛍光体層（Ｂ領域）と液晶セルの領域（Ａ領域）を通過した光を、適切な光学素子に合わせた後、所望の色温度の出射光に均一に混成するようにすることができる。
【００９８】
代わりの別の実施例によると、図２１（Ａ）〜図２１（Ｆ）に示すように、白色領域における光弁としての液晶セルの代わりに、微小電気機械（ＭＥＭＳ）ユニット、ダイクロガラス、インク電気湿潤素子、電子ペーパー又はこれらの組み合わせを使用することができる。また、代わりの別の実施例によると、図２１（Ａ）〜図２１（Ｆ）に示すように、調色構造をパターン化する蛍光調色層の代わりに、染料又は蛍光体と染料との組み合わせを使用することができる。
【００９９】
本発明の例示実施例によると、図２１（Ｅ）に示すように、照明装置を内から外までＡ、Ｂ、Ｃの３つの領域に分け、本実施例において、Ａ、Ｂ、Ｃの３つの領域の面積は、大きさが一定の関係を持っていない。領域Ａは、前記光を直接に通過させる中空又は透明板であり、前記光、蛍光体層（Ｂ領域）を通過した光、液晶セル（Ｃ領域）を通過した光との３つの光線は、所望の色温度に混成する。そのうち、前記透明板は、剛性又は可撓性薄板、又は弧度を有する物件（例えば、レンズ等）であってよく、ガラス、石英、ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ；ＰＳ）、メタクリル酸メチル・スチレン共重（ｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ‐ｃｏ‐ｓｔｙｒｅｎｅ；ＭＳ）、ポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｒｙｌａｔｅ；ＰＭＭＡ）、ポリジメチルシロキサン（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ；ＰＤＭＳ）から選ればれるものからなるが、これらに限定されるものではない。
【０１００】
また、代わりの別の実施例によると、図１３に示した実施例と異なって、蛍光調色層のパターン化は図２１（Ｂ）に示すように、大きい領域Ａ（約８５％）を周りに配置して、小さい領域Ｂ（約１５％）を内にして、更に、適切な光学素子に合わせて使用して、色光をより容易に均一に混成させることができる。図２１（Ｂ）において、領域Ａが蛍光体層を有するように置き換えることもでき、Ａ領域の内に２種（又は以上）の色の同心円の蛍光体層の設置を計画することもでき、純粋な液晶セルからなる領域を領域Ｂに置き換える。なお、図２１（Ｅ）に示すように、領域を３つの領域Ａ、Ｂ、Ｃに分けるが、ここで、この領域ＡとＣは、異色の蛍光体層からなることに置き換えて、純粋な液晶セルの領域を領域Ｂに置き換え、Ａ、Ｂ、Ｃの３つの領域面積の大きさに対して、一定に限定されるものではなく、同様に、適切な光学素子に合わせて、異色の出射光を均一に混成させることができる。
【０１０１】
本発明の一実施例によると、図２２に示すように、照明用の色温度調整装置２２００は、ベースとしての透明板２２０４を備え、透明板２２０４の表面が領域Ａ及びＢに分けられ、領域Ａの表面に黄色蛍光体が塗布され、領域Ｂにおいて光弁構造としての微小電気機械ユニット２２０１があり、電圧を印加しない場合に表面を完全にカバーする４枚のルーバー２２０２を含み、それぞれ互いに独立して圧電材料２２０３によって、制御素子２２０５を介して下方の透明板２２０４との間の開弁角度を別々に回転して操縦することで、ルーバーを通過する光束を調整する。
【０１０２】
本発明の代わりの一実施例によると、ルーバー（即ち、光弁構造）２２０２は、長さが図２２に示したものの半分であり、つまり、光弁２２０２は、独立して操作する２つのユニットに分けられ、下方の透明基板との間の開弁角度を別々に回転して操縦することで、ルーバーを通過する光束を調整する。本発明の代わりの別の実施例によると、各ルーバー２２０２は、１０枚の長さと幅が等しい方形の鱗片に分けられ、各方形の鱗片の間にも下方の透明基板との間の開弁角度を独立して操縦して調整することができる。また、方形の鱗片の表面に対して、ミラーコーティングを実施して、この微小電気機械ユニットからなる光弁を光の反射モードに変わって操作させることができる。
【０１０３】
本実施例において、ルーバーの開弁方式は、回転に限定されるものではなく、実際の要求に応じて、微小電気機械ユニット（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ（ＭＥＭＳ）ｅｌｅｍｅｎｔ）の滑り、平行移動、昇降等の運動方式で下方の透明基板との間の距離を変えることで、ルーバーを通過する光束を調整することができる。また、例えば、鏡、レンズのような他の光学素子を運用して、圧電材料に合わせて、印加電圧によってそのサイズディメンションの特性を変えることで、入射光と出射光（透過光又は反射光の形式であってよい）との光束の比例を調整することもできる。
【０１０４】
照明設備
本発明の照明用の色温度調整設備の一例示実施例によると、図２３（Ａ）に示すように、前記照明用の色温度調整設備２３１０の照明用の色温度調整装置２３１１は、液晶層構造２３１２と、蛍光体層２３１４と、を含む。照明用の色温度調整設備２３１０は、更に、外殻２３１８の中に設けられるＬＥＤ光源２３１６を備えるが、外殻２３１８の内表面の全面にミラーコーティング２３１９がメッキされ、左、右及び下方へのＬＥＤ光源の光線を色温度調整装置２３１１へ反射する。
【０１０５】
本発明の別の照明用の色温度調整設備の代わりの実施例によると、図２３（Ｂ）に示すように、前記照明用の色温度調整設備２３２０は、ＬＥＤ光源２３２６と、照明用の色温度調整装置２３２１と、外殻２３２８と、を備える。前記照明用の色温度調整装置２３２１は、液晶層構造２３２２と、蛍光体層２３２４と、を含む。前記照明用の色温度調整設備２３２０は、照明用の色温度調整装置２３２１おける液晶層構造２３２２に接触しないようにそれぞれの間に距離ｄを持つＬＥＤ光源２３２６を備える。ＬＥＤ光源２３２６との距離は、図２３（Ａ）に示した設備２３１０に示したものより大きいので、光源の強度が同一である条件で、液晶層構造２３２２の所在の環境温度ＴＢは、液晶層構造２３１２の環境温度ＴＡより低い。また、本実施例における外殻２３２８の底面に、ミラーコーティングがメッキされていない。
【０１０６】
また、前記導光板の概念を利用して、任意の形状を設計しよく、例えば、円柱状の場合、導光「柱」を透過した光線は、柱の中で均一に散乱して、全体の導光柱が均一に「明るく」ようになる。
【０１０７】
本発明の照明用の色温度調整設備の別の例示実施例によると、図２４（Ａ）に示すように、前記照明用の色温度調整設備の半球の電球２４１０は、ベース２４１８と、外殻２４１７と、を備え、拡散浸透層２４１１は、電球２４１０の内層に均一に塗布される。図に示すように、導光柱ＬＧＰ２４１２の中に、サイズが異なるシリカ（ＳｉＯ２）粒子２４１３が分散され、本発明の例示実施例による照明用の色温度調整設備２４１０によって混成した光を、球体の電球全体に伸びて拡散させることができる。本実施例におけるＬＥＤ光源２４１５と液晶層構造２４１６とは、互いに離れるだけではなく、設備における液晶層構造の所在の環境温度を低下させるように、その間に透明断熱材２４１４を選択的に設置こともできる。
【０１０８】
本発明の照明用の色温度調整設備の別の例示実施例によると、図２４（Ｂ）に示すように、前記円柱ランプ２４２０は、図２３（Ａ）に示したものと同じような照明用の色温度調整設備２４３０を備え、照明用の色温度調整設備２４３０は、ＬＥＤ光源２４２５と、外殻２４２７と、照明用の色温度調整装置のダイクロガラス２４２６と、を備える。図に示すように、導光柱ＬＧＰ２４２２は、円柱状を呈して、混成した出射光を円柱全体の表面から均一に透過することができる。そのため、この円柱状ＬＧＰ２４２２は、「ランプ」として使用するように設計することもでき、導光板ＬＧＰの概念を追加すると、本発明による照明用の色温度調整設備は、より多くの範囲までより広く運用されることができるようになる。
【０１０９】
光の強度を調整する方面において、従来の白熱タングステン線電球又は料理店内でよく見られるカップランプは、何れも普通の簡易の調光器（即ち、電圧を一定にし、抵抗を変えて通過の電流を調節して変化させる）を利用して光源の強弱を正確で連続的に調節して変化させることができる。また、ＬＥＤそのものは、ダイオードであり、その電流の電圧に対する特性曲線が指数関数で増加するため、従来の調光器によって光の強度を任意的に制御して変化させることはできない。現在、市販のＬＥＤ電球は、ほとんど光の強度を段階的に調節して変化させ、例えば、８段で強度を変えるもの等があり、このような方式では、簡易な調光器の代わりに、別に複雑な制御モジュールを使用する必要があるため、コストが大幅に増加する。現在、光の強度を連続的に調節して変化させる機能を持つ市販のＬＥＤ電球は、低い発光強度で、絶え間なくちらつき、この現象によって、ＬＥＤ電球の寿命が減少し、人の感覚器官を傷つけることがある。
【０１１０】
電球のスイッチと可変抵抗のノプを統合して（ラッチ式（ｌａｔｃｈ  ｔｙｐｅ）ノプを利用する）、可変抵抗を調整することで、液晶素子（光弁構造）の両端の電圧を変えて、更に、液晶素子を通過する光束を変えるように、混成光の色温度を連続的に変え、又は出射光の強度を連続的に調整することのみに用いることができる。本発明の代わりの一実施例によると、電球２４１０のベースに、「環状ノプ」が配置されることができ、前記環状ノプを調整することで可変抵抗の大きさを変えることができ、このように、混成光の色温度を連続的に変え、又は出射光の強度を連続的に調整することに用いることもできる。
【０１１１】
本発明の一実施例によると、電球スイッチを、回路を制御するように製造することができ、電圧を制御することで前記光弁構造又は前記調色構造を通過する光束を変化させ、このように、混成光の色温度を連続的に変え、又は出射光の強度を連続的に調整することのみに用いることができる。
【０１１２】
本発明の代わりの別の実施例によると、調色構造は、波長域変換材料を利用せず、干渉の手段（前記のように、２つの薄板状の材料の間隙を調整する）によって、入射光の波長域の変換を達成する。
【０１１３】
本発明の代わりの別の実施例によると、水銀蒸気が放電して蛍光粉を励起して動作させる蛍光ランプの代わりに、ＬＥＤ光源に本発明による色温度調整装置を加えて、外観が従来の蛍光ランプと同じような導光円柱の両端に設け、この導光円柱の内に光を均一に散乱させる粒子（その表面に光をより均一に分布させる拡散フィルムを貼ることもできる）を有する。長いランプの実施例については、両端の以外、ランプの中間の内部にＬＥＤ光と色温度調整装置を更に加えることもできる。
【０１１４】
注意すべきなのは、グレースケールを調整するように、画素のフィルターに入った３原色の光量を制御して、前記画素で所望の色を取得して、バックライト光源（例えば、ＬＥＤ、ＣＣＦＬ）に合わせて使用する液晶層は、既に液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ；ＬＣＤ）に運用されている。しかしながら、「ディスプレイ」とは、ディスプレイがＮ×Ｍ個の画素によって、識別可能な情報を人眼に映して、人間の視覚的持続の間に特定の画面（即ち、動的画面）を呈し、つまり、識別又は理解可能な情報（又は、画面）を送らなければならない。従って、全てのディスプレイは、複雑な駆動回路を必要とする。駆動回路は、１６ミリ秒（ｍｓ）の時間の内に、３原色の要求する信号がディスプレイの全ての画素を走査し終わるように要求され、一般的に、Ｎ、Ｍが何れも少なくても１００〜２００を超えるから、はじめてディスプレイという機能を有する。でなければ、解像度不足（情報量の表現不足）の問題がある。
【０１１５】
これに対して、照明用のパターン化色制御層に合わせ使用する（本発明の）液晶セルは、数百個の画素も、複雑な駆動回路も必要ない、また、液晶の反応時間を速くすることも必要もない。また、液晶セルとＬＣＤとの最も大きい区別は、液晶セルが識別可能な画面又は情報を、人間に送る必要がないことにある。一方、ディスプレイに用いられるＬＣは、高画質が要求されるため、所要の液晶材料は、速い反応時間、高コントラスト、広視角等の特性を持たなければならないため、ＬＣ材料そのもの安定性に対する要求が極めて高い。他には、（液晶セルの）ＬＣ配向層は、無機コーティングの方式で製造でき、また無機配向層のメリットは、従来の配向層材料よりも高温に耐える機能を持つことであるので、わりに室内照明の応用に適合する。他には、高エネルギーイオンビームを利用して、材料の表面を衝突する配向方法も好ましい。
【０１１６】
以上をまとめていえば、（本発明の）液晶セルとＬＣＤの液晶層とを設ける目的が全く異なるので、両者に設けられる電圧駆動でグレースケールを調整する液晶セルの数は全然違い。画面を表示できるために、最低限の条件を整えなければならない、数個の光シャッターとしての液晶セルだけで決して達成できない。ディスプレイ用のＬＣと異なり、本発明の照明用の色温度調整装置の液晶層構造は、素子全体の光透過效率と、光源による熱に対する最大許容温度と、を考慮する必要がある。また、本発明の液晶セルは、ノーマリホワイトＮＷとノーマリブラックＮＢという２種のモードで、入射光源を明から暗に調整し、又は暗から明に調整することができる。より重要なのは、従来のＬＣＤのフィルターは、バックライト光源を赤青緑の３原色又は４つの色に完全に変換するために、副画素においてその他の波長域を吸収する。従って、バックライト光源の光束は、ＬＣＤの３色のフィルターを通過した後、各副画素での強度消耗が一般的に７０％を超え、さらに、偏光板を通過して少なくても５０％以上の光が吸収されるので、その出射光の強度（元のバックライトの強度に対して）がせいぜい１５％しか残らない、また、その他の光学フィルム等に更に吸収されると、光の通過率は１５％よりも低くなる。これに対して、本発明による照明用の色温度調整装置及び方法は、光源の一部を、波長域変換材料（例えば、蛍光体）によって異なる波長域に変換して、元の光源の他の部分（例えば、液晶セルを通過した光）と混成するため、明細書に記載するように、駆動されて偏光片を有する領域は、液晶素子全体の面積の２５％を占めれば、その光束の損失は、一般的に１５％の上下になる。さらに、上記例の従来の偏光片の代わりに、非吸収型偏光片を使用すれば、その光束の損失は、約７％以下に減少する。また、この方法を応用して、光源の色温度を正確的に「微調整」する場合、相対的に、駆動しようとする液晶の領域面積がより小さくすることができるため、光束の損失が７％よりも低くなることができる。勿論、光弁としてダイクロガラスを直接に採用すれば、偏光片を使用する必要がなく、光束の損失率が約３〜５％以下まで減少することができ、つまり、光の通過率が９５％以上に達することができる。以上をまとめると、経済的で省エネの手段によって、如何なる光源を「陽光」の色温度に調整することができるため、人間の生活スタイルを大幅に変えることができる。
【０１１７】
光波自体が電磁特性を有し、またその他のエネルギー形式の間で自由的に変換（例えば、熱、位置エネルギー）できるため、本発明の実施例によって、その波長域を正確的に調整することができれば、人間の生活における各領域に広く応用されることができる。例としては、本発明の色温度を正確的に調整する装置と設備は、各種の領域に応用されることができ、各種の室内外照明（電気スタンド／テーブルランプ等）の用途以外、更に、例えば、屋外の建築に投影することと広告看板の照明、交通信号装置、車用ランプ、医療用途（例えば、レーザーホワイトニング、細菌／病毒／かびの繁殖を抑え又は培養、抗がん、特定のアレルゲンを照射して分解する等）、人間への応用（情景空間の照明、元気回復、睡眠促進、視力補助等）、エネルギー（電池等）、信号伝送（光ファイバ、連続調節結合素子、異なる周波数の光波を区分する分周器等）、安全施設（脱出装置等）、検出分析（材料の非破壊の検出、分光計等）、光学素子（マイクロディスプレイ（ｍｉｃｒｏ  ｄｉｓｐｌａｙ）光源、光学読み書きヘッド素子等）、農業応用と生態養殖（栽培、果物育成／温室育種、魚／エビ／カニ／貝等の漁業養殖と捕獲等）、軍事用途（夜視／ヘッドアップディスプレイ等）、航空飛行（警告と照明等）、原野でのサバイバル（照明と信号等）等の領域に広く運用されることができる。
【０１１８】
本発明の実施例の色温度調整装置、設備と方法によると、医療領域において、異なる色温度（即ち、異なる波長域の混成）のレーザー光源を提供して、しみとり（老人斑、色素斑、肝斑、色素沈着、血管腫）、母斑と毛の除き、皮膚を削り、電磁波によるしわ取り、毛孔収縮に用いることができる。近年、流行のカクテルレーザー治療法とは、波長パワーが異なるレーザー光（例えば、細白、ルミナスワン、瞬時美白のパルス光、ルビーレーザー、パルスダイレーザー等）を放出するレーザー機セットを合わせて、しみとり、母斑と毛の除き、皮膚を削り、毛孔収縮等の効能を達成し、最後、ビスクドールのような白皙で緊致な肌質と皮膚色を取得する。
【０１１９】
また、本発明の一実施例によると、ダイナミック光医療の用途に用いることができる。ダイナミック光医療は、元々は皮膚の悪性黒色腫の増殖を抑制するために開発され、照射光源のパワーを低下させることで、最近、既に医療美容の領域に大幅に応用されている。ダイナミック光とは、波長６３３ｎｍの赤光及び４１３ｎｍの青光の２種の異なる色光の光源を含み、可視スペクトルにおいて、波長が最も長い赤光は、浸透力が強いため、ダイナミック赤光が真皮層に入ることができ、毛細血管を拡張して強化して血液循環を促進し、線維芽細胞を刺激して膠原線維構造を強化する機能を有するが、細かいじわを淡くする目的を達成することができ、また、極めて乾燥又は敏感肌質の治療に運用することもでき、例えば、効果的に保湿し、又はビタミンＣ含有のスキンケア製品を塗抹した後で、赤光を照射すると、表皮細胞の活性化を促進して、治療及び保湿の効果を達成することができる。ダイナミック青光は、主に、青春天然痘として一般的に知られているにきびの治療に用いられる。にきびの起因は、一般的に、皮脂を分解可能なアクネ菌の過度増殖で、毛嚢の皮脂腺が炎症することにある。このようなアクネ菌は、「ポルフィリン」という蛍光物質を発生させる可能性があり、特定の波長の青光を照射すると、このようなポルフィリンを変性させて、アクネ菌を殺して、にきびを治療する目的を達成することができる。
【０１２０】
研究によると、特定の色温度又は波長の光波を照射することは、（幹）細胞の分化／複製／増殖／細胞組織の培養、及び生物医学／生理学等の関連研究に寄与する。本発明の実施例によると、調整されて特定の波長を有する混成光を細胞の一部に集中して照射し、例えば、頭皮を照射して、細胞を活性化／再生して、毛嚢細胞を活性化し又は毛嚢の近隣の血液循環を促進して増加することに用いられ、髪を成長させ又は髪の質を強化／粗大化し、脂漏を低減する目的を達成する。
【０１２１】
本発明の実施例によると、目にかかわる病気の手術と治療に用いることができる。例えば、照度の強度を増加せずに、異なる波長域の光を硝子体に連続的に導入して、飛蚊症を誘発する寄り集まりを砕け、又は水晶体を導入して白内障を誘発する混濁体を砕ける、又は特定の光波長を吸収させて分解させることができる。緑内障は、眼内の房水の流動性が悪いため、眼圧が上昇して、視神経が圧迫されることで誘発されるので、特定の波長域によって照射して、眼内の房水の正常流動を促進して眼圧を低下させることができる。
【０１２２】
本発明の実施例によると、例えば（光学）望遠鏡、（光学）顕微鏡のレーザー光源（異なる蛍光蛋白質の波長を励起することができる）、内視鏡の撮影／検出／治療／手術の場合の切り替え可能な波長域の補助光源、皮膚癌の検出、特定の光源によって悪性腫瘍の段階的手術で取られた検体「切片」を照射して、組織切片の色を分析すること、尿（尿蛋白）のスペクトルの検出のような、医用又は光学機器に用いることができる。本発明の実施例によると、色温度（又は、光波長域）が正確的に調整された光源は、犯罪鑑識に用いることができ、人類によって、組織（例えば、血痕）と人工化学物質（例えば、繊維）がマルチバンドの光源に照射された後、特定の色を表示する可能性がある。
【０１２３】
本発明の実施例によると、色温度（又は、波長域）を連続で調整可能な光は、細胞培養／臓器組織等の生理的な試験研究（例えば、光ファイバが体内に導入された後の照射／収集／反応の分析）に用いることができる。また、化学／物理（ラマン又はＦＴＩＲ分光計）／材料（干渉計で測定する材料の厚さ、３次元トポロジー表面検光子）／化学工業／光電／生物（ＨＰＬＣ）／試験管による散乱（ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）（分子が反応してダイナミック行為が発生する過程を実験で理解する）等の試験研究の領域に用いられることもできる。
【０１２４】
特定の波長を有するレーザー光は、蛍光染料に染色されて一定の蛍光反応性を有する蛋白、アミノ酸、及び蛍光染色されたセル組織を励起することができ、現在、既に染料を使用して、腫瘍の領域を確定し得、例えば、青、緑の光を使用して蛍光染料に染色された組織細胞を照射する。また、本発明の一実施例によると、単一の電力光源に対して、波長を変換し、可変バンドの光で人体組織中の被検出領域を照射する。正常と異常の細胞の蛋白質に対して、多種の異なる波長反応の蛍光染料によって染色した後、本発明の一実施例の波長域を微調整して精確的に選択可能な電力光源をによれば、極めて少量の癌細胞に対しても、両者の間の界線を確定できるようになって、病期診断を行う手術において、悪性腫瘍又は異常の組織をできるだけ切除する。例えば、ある特定の癌細胞のみが特定の蛍光染料（例えば、特定の波長域の黄緑光が激しく反応する）に反応する場合、手術中でレーザー光源を特定の比例の黄光と緑光に調節することができ、前記特定の癌細胞を有する細胞組織を捜して、位置決め処理をすることができる。
【０１２５】
本発明の実施例によると、例えば、歯科用固定材の中の光触媒硬化（ｐｈｏｔｏ  ｃｕｒｉｎｇ）を必要とする材料の光源として用いることができる。
【０１２６】
別の研究よると、特定の色温度や波長の光は、動物／植物の成長を加速し、又は影響することができる。本発明の実施例によると、特定の環境で（例えば、温室／養魚池）異なる時間で植物／動物を照射する波長域を調整して変換させて、植物／動物の成長に最も有利である照明環境を営造することができる。本発明の実施例によると、漁業養殖又は漁業作業を行う場合、特定の波長域光を照射して、作物の成長を加速し、又は光の下に集めて捕獲に寄与する。
【０１２７】
本発明の実施例によると、波長域調整素子又は方法ステップは、調色構造に特定の波長を吸収する材料又は素子を加えて、その光束を低下させることで、混成光の色温度又は波長域を調整することができる。例えば、物件又は食品包装材料に、時間につれて安定して分解して崩壊（ｄｅｃａｙ）する特定のバンドを吸収する材料を加えるように混成光の色を設計することに合わせて、前記調光構造を照射して通過した後の混成光を時間につれて変化させることで、インジケータ（ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）として、又はＬＥＤ光源を含むタイマーに設計する。従って、この物件が既に使用された時間又は食品期限が既に切れたことを示すことができる。
【０１２８】
本発明の実施例によると、軍事用途に用いることができ、例えば、ミリタリー赤外線暗視鏡及び額帯鏡ゴーグル（ｎｅａｒ‐ｅｙｅ  ｇｏｇｇｌｅ）は、異なる波長の入射光を濾過吸収／強化するによって、視覚映像の情報処理を強化する目的を達成することができる。また、本発明の実施例によると、空港（公共の場）安全検査に用いることができ、例えば、赤外線バンドで入国した旅客を照射して体温を測定して、公衆衛生を検査する。その他の方面において、大型の宇宙望遠鏡にも、又は小型のアマチュア望遠鏡にも、本発明実施例の色温度調整可能な装置を利用することができ、星を光源として、スペクトルを連続的に切り替え、観察しようとするスペクトル領域の一部に対して、その強度を変え、又はその波長域を変換し、例えば、赤外スペクトルの他のスペクトルへの変換等の応用が挙げられる。
【０１２９】
本発明の実施例によると、カーボンナノチューブの物理、化学及び力学特性を利用して、光弁構造としてカーボンナノチューブ（又は、その他の材料のナノチューブ）又は方向性を有する量子ドットを使用するし、光源としてはナノチューブＬＥＤ（カーボンナノチューブに電気をつけると発光する）を利用することもできる。また、カーボンナノチューブに合わせて特定の成分と接続して、散熱に用いることができる。
【０１３０】
本発明の実施例によると、照明用の色温度調整装置及び方法を、人工太陽光の製造、つまり、太陽光シミュレーション装置を製造して、太陽エネルギーの実験、又は太陽灯又は日光浴ベッド（又は、日焼けマシン）に用いることができる。太陽灯の応用において、皮膚色素が敏感の光波長域を調整するによって、皮膚の日焼け（ｓｕｎ  ｔａｎｎｉｎｇ）という目的を達成し、皮膚に良くない波長域を除いて、皮膚癌の発生の危険を低下させることもできる。本発明の一実施例によると、低価で実験用の日光シミュレーションを製造することができ、現在のサンシャインエミュレータ原理は、高エネルギーでプラズマの発生を励起して、補正装置に合わせて、フルスペクトル（経時変化の可視光線スペクトルと低強度ＵＶ、ＩＲスペクトルを含む）光源を取得する。太陽光は、全体として言えば、黄緑色に寄り、本発明の実施例によると、ハロゲンランプと白熱灯光源との組み合わせ、又はＬＥＤ白色光光源とＩＲやＵＶ光源との組み合わせを利用して、黄緑色蛍光体層を含む調光構造を加えて、青光の強度を低下させることで、擬似の太陽光を取得することができる。
【０１３１】
本発明の実施例によると、波長が調整された光源は、音光娯楽効果のある物件に用いることができ、例えば、玩具又はゲーム機が挙げられる。また、宝石鑑定において、本発明の色温度（光波長域）を連続で正確的に調整可能な装置は、所望の特別な光源を提供することができる。
【０１３２】
本発明の実施例によると、色温度（光波長域）を調整可能な装置を化学／光合成の反応機構に運用する。例えば、化学工業／工業／プラスチック（高分子）原料の製造と製品合成、石油原料の分裂と合成、薬物合成等の工程において、反応時に特定の波長域の光を照射することで、化学反応を加速／促進することができる。また、本発明の別の実施例によると、化学工業／食品産業において、例えば、パンの製造／酒の醸造等の方面において、酵母に対して特定の波長域の光を照射して、酵母活性と発酵反応の行いを加速し、又は影響して操縦することができる。
【０１３３】
本発明の実施例によると、半導体フォトリソグラフィ工程にフォトレジストを使用する露光機（例えば、深紫外線光源による浸潤露光）において、本発明の照明（光照射）設備を使用して、光波長域を連続的に調節して変化させて光源コストを節約することができる。また、光源の波長域の変化の多様性のため、各種の潜在的なフォトレジストの研究開発及び露光／現像技術の発展を促進することができる。
【０１３４】
本発明では複数の例示実施例を合わせて説明し描写したが、当業者であれば、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の領域と精神から逸脱しない限り、多様の修正や変更を加えることができるは、理解すべきである。例えば、本発明における光束を連続的に調整するための光弁の代わりに、その他の類似の従来の技術に変化して使用することができる。又は、例えば、ＣＩＥ１９３１色度図については、要求に応じて、ＢＢＬの座標の参照として、その他のＣＩＥ色度図を使用することもできる。
【符号の説明】
【０１３５】
３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１３００、２２００、２３１１、２３２１  照明用の色温度調整装置
３０１、４０１、７０１  第１光源
３０２、４０２、５０２、６０２、６０４、７０２、７０４、８０２、９０２  調色構造
３０３、４０３、５０３、６０３、７０３、８０３、９０３  光弁構造
３０４、４０４  調色構造と光弁構造を通過しない元の光
３０５、４０５  第１入射光
３０６、４０６  第１出射光
３０７、４０７  第２入射光
３０８、４０８  第２出射光
４１０  その他の光
４１１、７０５  第２光源
５０１、６０１、８０１、９０１  光源
９０４  隔板
１０００、１３１０、２３１２、２３２２、２４１６  液晶層構造
１００１、１００２、１３０１、１３０２  透明電極
１００３、１３１５  スペーサー
１００４、１００５  透明基板
１００６、１３０６  液晶層
１００７、１００８、１３０７、１３０８  偏光板
１０１１、１０１２  配向層
１３０４  第１透明基板
１３０５  第２透明基板
１３２２、１４２２、１５２２、１６２２、１７２２  液晶セル
１３３０、１４３０、１５３０、１６３０、１７３０  黄色蛍光体層
１４３１、１５３１、１６３１、１７３１  ＬＥＤ青光光源
１５３２  赤色蛍光染料
１６３３、１７３３  ＬＥＤ赤色光源
２２０１  微小電気機械ユニット
２２０２  ルーバー
２２０３  圧電材料
２２０４  透明板
２２０５  制御素子
２３１０、２３２０、２４３０  照明用の色温度調整設備
２３１４、２３２４、２４１９、２４２８  蛍光体層
２３１６、２３２６、２４１５、２４２５  ＬＥＤ光源
２３１８、２３２８、２４１７、２４２７  外殻
２３１９  ミラーコーティング
２４１０  電球
２４１１  拡散浸透層
２４１２、２４２２  導光柱
２４１３  シリカ粒子
２４１４  透明断熱材
２４１８  ベース
２４２０  円柱ランプ
２４２６  ダイクロガラス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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